Основы общей химии
жүктеу/скачать 2,31 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Собственные дефекты
| Точечные дефекты – нарушения, связанные с узлами решетки. Точечные дефекты могут быть собственными, связанными с разупорядочением решетки, и примесными, связанными с присутствием в кристаллической решетке посторонних атомов (рис. 3.12).
Рис. 3.44. Точечные дефекты в решетке ионного кристалла: A+G – катионы в узлах решетки; B-G - анионы в узлах решетки; вакансии: Vc – катионные; Va – анионные; межузельные ионы: A+I катион; или B-I - анион; примесные ионы в узле решетки: катион (P+G) или анион (P-G); примесный атом или ион в межузельном положении (PI) Собственные дефекты:вакансия – отсутствие в узле решетки частицы, образующей кристалл. В случае ионного кристалла существуют катионные и анионные вакансии; межузельные атомы или ионы. В ионных кристаллах отсутствие в узле решетки катиона или аниона (вакансии в катионной или анионной подрешетке) нарушает баланс электрических зарядов в кристалле. Поэтому в кристалле должно быть либо равное количество катионных и анионных вакансий (дефекты Шоттки), либо на каждую ионную вакансию необходимо равное количество межузельных частиц того же знака (дефекты Френкеля). Собственные дефекты образуются в кристалле в результате теплового движения частиц при температурах выше 0 К. Для создания собственного дефекта частица должна перейти из узла решетки в междоузлие, для этого частице необходимо преодолеть потенциальный барьер, который называется энергией образования дефекта (Ед). Вероятность преодоления потенциального барьера и образования дефекта определяется количеством частиц, имеющих энергию большую, чем энергия Ед. Из молекулярно-кинетической теории известно, что доля таких частиц зависит от температуры и пропорциональна множителю . Таким образом, каждой температуре соответствует равновесная концентрация собственных дефектов (n), которая экспоненциально увеличивается с ростом температуры: , где А – предэкспоненциальный множитель, k – константа Больцмана; T – температура, К. Примесные дефекты. Точечные дефекты могут быть примесными, связанными с присутствием в твердом веществе химических примесей, которые появляются случайно, их концентрация определяется степенью очистки вещества, или вводятся в кристалл преднамеренно. Примесный дефект может находиться в узле решетки или в межузельном положении. В каком положении будет находиться примесная частица, как правило, зависит от соотношения ее размеров и размеров частиц, образующих решетку.Точечные дефекты вызывают нарушение регулярного расположения частиц кристалла в их ближайшем окружении (искажение кристаллической решетки), тем самым увеличивая энергию кристаллической решетки (рис. 3.13). Рис. 3.45. Искажение кристаллической решетки точечными дефектами. Электронные возбуждения: электроны (e-) A+eA-, дырки (p+) A-eA+, экситоны (ex0) A*. Собственные точечные дефекты: вакансии (V), межузельные атомы (I) Примесный точечный дефект: решеточный примесный атом (PG), межузельный примесный атом (PI) Дефекты могут захватывать электрон или отдавать его (захватывать дырки), могут взаимодействовать друг с другом, образовывая более сложные структуры (ассоциаты). Например, в щелочно-галоидных кристаллах (А+В-) анионная вакансия может захватить электрон Vae (электрон располагается на орбиталях катионов, окружающих анионную вакансию), и образуется так называемый F-центр. Если межузельный анион отдает электрон (захватывает дырку), то образуется H-центр (В0), который может с ближайшим решеточным анионом образовать молекулярный ион В2- (Vк-центр). жүктеу/скачать 2,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|