Schottkyho vada

Schottkyho defekt je prázdné místo atomu ( iontu ) v krystalové mřížce, jeden z typů bodových defektů v krystalech , liší se od Frenkelova defektu tím , že jeho vznik není doprovázen výskytem intersticiálního atomu (iontu) [ 1] [2] . Pojmenováno po V. Schottkym , který jako první uvažoval o vadách této odrůdy [3] .

Při zahřívání krystalů může docházet ke vzniku defektů v důsledku toho, že jednotlivé atomy umístěné v blízkosti povrchu v důsledku tepelného pohybu opouštějí objem k povrchu a vzniklá vakance pak migruje hluboko do krystalu. Vzhledem k tomu, že tvorba Schottkyho defektů zvětšuje objem krystalu, pak se hustota krystalu snižuje.

Průměrná energie atomu v krystalu je menší, než kolik potřebuje k překonání potenciální bariéry a opuštění rovnovážné polohy. V důsledku tepelného pohybu však vždy existuje určitý počet atomů s dostatečnou energií, aby opustily místa mřížky, která zabírají. Jinými slovy, energie je vynaložena na tvorbu Schottkyho defektů a dochází ke zvýšení vnitřní energie krystalu . Na druhé straně vznik defektů znamená, že dochází k poruše v uspořádání atomů a následně ke zvýšení entropie krystalu . V důsledku toho se ukazuje, že při dané teplotě je minimum volné energie $U$ $S$ $T$

F=U-TS

je dosaženo při určité konečné koncentraci defektů.

Počet Schottkyho defektů odpovídající teplotě krystalu lze odhadnout pomocí vzorce [4] $n$ $T$

n\approx N\exp(-\Delta E/kT),

kde je počet míst v krystalu, je energie potřebná k odstranění jednoho iontu z místa v krystalové mřížce a je Boltzmannova konstanta . $N$ $\Delta E$ $k$

Z výpočtu vyplývá [2] , že např. pro měď , kde je energie vzniku Schottkyho defektu mědi 1 eV , je relativní koncentrace vakancí při teplotě 1000 K ~10 -5 . $n/N$

Schottkyho defekty obvykle převažují nad Frenkelovými defekty v uzavřených krystalech, kde je tvorba intersticiálních atomů obtížná a vyžaduje relativně vysokou energii. Zejména dominují v krystalech čistých alkalických halogenidů . V těchto, stejně jako v jiných iontových krystalech , je elektrická neutralita zajištěna tím, že defekty se tvoří ve dvojicích: spolu s iontovou vakancí s daným znaménkem náboje vzniká i iontová vakance s nábojem opačného znaménka [4 ] .

Schottkyho defekty mohou mít významný vliv na mnoho vlastností krystalů a fyzikálních procesů v nich (hustota, iontová vodivost, optické vlastnosti, vnitřní tření atd.). Aniontová volná místa, která zachytila elektron , tak tvoří barevná centra , která selektivně absorbují optické záření ve viditelné oblasti spektra a tím mění barvu krystalů.

Viz také

Poznámky

↑ Meyerovich A. E. Vacancy // Fyzická encyklopedie / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M . : Sovětská encyklopedie , 1988. - T. 1 Aharonov-Bohmův efekt - Dlouhé čáry. - S. 235. - 704 s. — 100 000 výtisků.
↑ 1 2 Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Fyzika pevných látek. - M . : Vyšší škola, 2000. - 494 s. — ISBN 5-06-003770-3 .
↑ Životopis V. Schottkyho (anglicky)
↑ 1 2 Kittel C. Úvod do fyziky pevných látek. - M. : Nauka, 1978. - 792 s.