Mühazirələr konspekti Bakı 2020 Dİaqnostik məlumatlarin əsas nöVLƏRİ

9.1 Şottki və Frenkel defektləri

a) Şottki defektləri

Kristal qəfəsinin ən sadə defekti vakansiyadır. Vakansiya-kristal qəfəsinin atom olmayan düyününə deyilir. Bu defekt Şottki defekti adlanır. Vakansiya əksər hallarda şəkildə kvadrat işarəsi iə göstərilir (şək. 6.1). İdeal kristalda Şottki defekti yaratmaq üçün atomu kristal qəfəsinin daxilindəki düyündən onun səthindəki qəfəs düyününə keçirmək kifayət edir.

İstilik tarazlığı halında da ideal kristalda həmişə müəyyən miqdarda vakansiyalar vardır, çünki quruluşun nizamı pozulanda entropiya artır. Müəyyən temperaturda kristalın tarazlığı olması şərti, F sərbəst enerjini minimum olmasına uyğundur. T-temperaturunda istilik tarazlığı halında qəfəsin verilən düyününün boş olması ehtimalı Bolsman düsturu ilə verilir:

Burada _{ }atomun kristal daxilindəki üəfəs düyünündən kristalın səthindəki düyününə keçməsinə sərf olunan enerjidir. Adətən, bərk cisimdə ən yaxın qonşu atomlar arsındakı rabitə enerjisi ~leV/ atoma uyğundur. Əgər bərk cisim N atomdan ibarətdirsə, vakansiyaların tarazlığı vəziyyətdəki sayı, vakant düyünlərin _{ } sayının atomlar yerləşən düyünlərin _{ } sayına nisbəti ilə təyin olunur.

Əgər _{ } olarsa

_{ } və T`≈1000K olarsa _{ } olar.

Temperatur azaldıqca vakansiyaların tarazlıq konsentrasiyası azalır. Əgər monokristal yuxarı temperaturda alınarsa və sonra kəski soyudularsa, belə halda vakansiyaların konsentrasiyası tarazlıq konsentrasiyasından çox olar.

İon kristllarında mənfi və müsbət ionlarn vakansiyalarını eyni miqdarda yaratmaq enerji baxımından elektrostatik neytrallıq saxlanılır.

Vakansiya cütlərinin sayı

ilə təyin olunur; burada _{ } cütün yaranma enerjisidir.

b) Frenkel defektləri.

Frenkel defektləri dedikdə, kristal qəfəsində, əvvəlcədən heç bir atomun olmadığı düyünlərarası fazadan atomların getməsi nəzərdə tutulur (şək. 6.2). Əgər Frenkel defektlərinin n sayı, qəfəs düyünlərinin N sayından və düyünlər arası vəziyyətlərin N` sayından xeyli azdırsa

Şək.6.2. İon kristallarında Şotki və Frenkel defektlərinin yaranma sxemi

olar. Burada _{ }atomun qəfəs düyünündən düyünlararası məsafəyə keçməsi üçün sərf olunan enerjidir. Qeyd etmək lazımdır ki, təmiz qələvi halohen kristallarında əsas defektlər Şottki defektləridir. Şottki defektlərinin yaranması kütlənin sabit qiymətində həcmin artması ilə nəticələndiyindən kristalın sıxlığı azalır. Frenkel defektlərinin yaranması zamanı isə, kristalın həcmi dəyişmədiyindən, onun sıxlığı sabit qalır.

c) Nöqtəvi defektlərin yaranmasının başqa üsulları

İstilik fluktuasiyası nəticəsində yaranan nöqtəvi defektlərdən başqa, yaranma təbiəti fərqli olan nöqtəvi defektlər də vardır. Verilmiş temperaturda nöqtəvi defektlər artıqlığını almaq üçün kristalı yüksək temperaturdan verilmiş temperatura qədər kəskin soyudurlar (bu hadisə "tablama" adlanır). Nöqtəvi kristal qəfəsinin kəskin deformasiyaya uğradılmasıdır; bunu metalı "yaymaq" və ya "döyməklə" edirlər. Bu zaman kristal qəfəsi öz əvvəlki təbiətini saxlasa da, belə "işlənmə" nəticəsində onda çoxlu defektlər yaranır. Nöqtəvi defektlərin konsentrasiyasının artırılmasının üçüncü yolu, bərk cismin yüksək enerjili atom və başqa hissəciklərlə bombalanmasıdır;

ç) Elektron defektləri

Bərk cisimlərdə yükdaşıyıcıların paylanmasının dəyişməsi elektron defektləri adlanır. Bu o deməkdir ki, elementar özəyin həcmində yüklənir paylanması bir cinsli deyil. Adətən yüklərin paylanmasının belə lokal pozulması həndəsi defektlərin də əmələ gəlməsi ilə nəticələnir; məsələn, aşkar ionunun yükü əsas quruluş ionu yükündən fərqlidirsə, lokal elektron pozuntuları meydana çıxır. Vakansiyalar və daxil olan atomlarda, analoji olaraq elektrik yükünün dəyişməsinə səbəb ola bilər. Kristalda elektron paylanmasının dəyişməsi də lokal fluktuasiyalar yarada bilər.