Defekty sieci krystalicznej
Przeczytaj także...
Półprzewodniki − najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10 do 10 S/cm) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie bądź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków.Wakans, wakansja (wakancja!) – rodzaj defektu punktowego sieci krystalicznej, nie obsadzony atomem lub jonem węzeł sieci.
Dyslokacja krystaliczna - liniowa wada (defekt) budowy sieci krystalicznej polegająca na nierównomiernym rozmieszczeniu węzłów wzdłuż odpowiedniej linii.
Półprzewodniki − najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10 do 10 S/cm) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie bądź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków.Wakans, wakansja (wakancja!) – rodzaj defektu punktowego sieci krystalicznej, nie obsadzony atomem lub jonem węzeł sieci.
Dyslokacja krystaliczna - liniowa wada (defekt) budowy sieci krystalicznej polegająca na nierównomiernym rozmieszczeniu węzłów wzdłuż odpowiedniej linii.
Defekty sieci krystalicznej, defekty struktury krystalicznej – niedoskonałości kryształów polegające na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci przestrzennej. Defekty występują praktycznie we wszystkich rzeczywistych kryształach, gdyż wynikają z natury procesu krystalizacji. Dzielą się na:
Atom międzywęzłowy - atom zajmujący pozycję poza węzłami sieci krystalicznej. Jest rodzajem defektu punktowego w sieci krystalicznej. Atomem międzywęzłowym może być zarówno rodzimy atom, jaki i atom domieszki.Granica międzyfazowa – granica między fazami układu wielofazowego (np. ciecz–ciało stałe, ciecz–gaz, ciało stałe–ciało stałe), na której następuje szybka zmiana fizykochemicznych właściwości układu (często określana jako skokowa). Za synonimy pojęcia „granica międzyfazowa” są uważane określenia granica faz, warstwa graniczna, faza powierzchniowa, obszar międzyfazowy.
- punktowe:
- wakanse, luki – wolne miejsca w sieci krystalicznej
- wyjście atomu na powierzchnie kryształu
- atomy międzywęzłowe opuszczające węzły, na przykład wskutek drgań cieplnych
- liniowe – inaczej dyslokacje:
- krawędziowe – poprzez wprowadzenie dodatkowej płaszczyzny między nieco rozsunięte płaszczyzny sieciowe (miarą dyslokacji jest wektor Burgersa, wyznaczony poprzez kontur Burgersa i prostopadły do linii dyslokacji krawędziowej)
- śrubowe – powstają w wyniku przesunięcia płaszczyzn atomowych (wektor Burgersa równoległy do linii dyslokacji śrubowej)
- mieszane – śrubowa i krawędziowa występujące w strukturach rzeczywistych
- powierzchniowe:
- granice ziaren – wąska strefa materiału,w której atomy są ułożone w sposób chaotyczny. Gdy kąt między dwoma sąsiednimi kierunkami krystalograficznymi jest większy od 15°, to granicę nazywa się szerokokątową, a jeśli mniejszy, to wąskokątową.
- granice międzyfazowe
- koherentne – atomy granicy ziarna są wspólnymi atomami obydwu ziaren
- półkoherentne
- zerwanie koherentności – największe umocnienie
- błąd ułożenia – wskutek dyslokacji krawędziowej (istnieje energia błędu ułożenia)
- warstwowe:
- uskoki sieci krystalicznej
- nakładanie się dwóch sieci na siebie
- rozwarstwienie.
Miarą doskonałości kryształu jest jego stopień zdefektowania mierzony liczbą defektów w stosunku do teoretycznej liczby atomów, jaką powinna zawierać sieć. Zazwyczaj zdefektowanie sieci rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Defekty sieci krystalicznej odpowiadają za różne właściwości kryształów, między innymi półprzewodnictwo, barwę, luminescencję.
Dyskolacja krawędziowa – Powstaje przez wprowadzenie w kryształ dodatkowej płaszczyzny. Cechą charakterystyczną dyslokacji jest duże odkształcenie sieci, co jest spowodowane dążeniem atomów sąsiadujących z linią dyslokacji do dostosowania swych położeń do warunków wytworzonych przez brak płaszczyzny. W krysztale idealnym do zamknięcia konturu potrzeba szesnastu wektorów, a w krysztale z dyslokacją siedemnastu. Właśnie ten 17. wektor nosi nazwę wektora Burgersa i jest miarą wielkości dyslokacji. Ogólnie przyjmuje się, że dyslokacja to defekt, wokół którego kontur Burgersa nie zamyka się. Cechą charakterystyczną dyslokacji krawędziowej jest to, że wektor Burgersa jest do dyslokacji prostopadły. Rozróżnia się dyslokacje dodatnie(+) i ujemne(-).Luka (krystalografia) – pojęcie stosowane w odniesieniu do nieobsadzonej pozycji węzłowej w sieci krystalicznej („wakans”) albo do pustej przestrzeni w kulowych modelach sieci krystalicznej, np. w modelu najgęściejszego ułożenia kul.
Ciało krystaliczne – ciało stałe, w którym cząsteczki (kryształy molekularne), atomy (kryształy kowalencyjne) lub jony (kryształy jonowe) są ułożone w uporządkowany schemat powtarzający się we wszystkich trzech wymiarach przestrzennych. W objętości ciała cząsteczki zajmują ściśle określone miejsca, zwane węzłami sieci krystalicznej, i mogą jedynie drgać wokół tych położeń.Sieć krystaliczna - w mineralogi i krystalografi jest to szczególne ułożenie atomów lub cząsteczek w ciele stałym. Sieć krystaliczna charakteryzuje się uporządkowaniem dalekiego zasięgu oraz symetrią. Najmniejszą, powtarzalną składową sieci krystalicznej jest komórka elementarna. Długości krawędzi komórki i kąty między nimi zawarte są określane mianem stałych sieci krystalicznej. Własności symetrii sieci krystalicznej zawierają się w grupach przestrzennych. Typ sieci krystalicznej w głównej mierze determinuje występowanie różnych własności (np. łupliwość, przeźroczystość).
Warto wiedzieć że... beta
Krystalizacja – proces powstawania fazy krystalicznej z fazy stałej (amorficznej), fazy ciekłej, roztworu lub fazy gazowej. Krystalizacja jest procesem egzotermicznym. Przeprowadza się ją w celu wyodrębnienia związku chemicznego z roztworu. Mieszaniny jednorodne cieczy (rozpuszczalnik) i ciała stałego (substancja rozpuszczona) mają graniczne stężenie, w którym rozpoczyna się proces krystalizacji.
Luminescencja, tzw. zimne świecenie, jarzenie – zjawisko emisji fal świetlnych przez ciała (luminofory), wywołane inną przyczyną niż rozgrzanie ich do wysokiej temperatury, co oznacza, że luminescencja nie jest promieniowaniem cieplnym.
Granica ziarna - wewnętrzne powierzchnie graniczne oddzielające dwa kryształy lub ziarna o takim samym składzie chemicznym, różniące się tylko orientacją krystalograficzną. Granice ziaren są to defekty powierzchniowe wpływające na własności materiału (np. przewodności cieplnej, przewodności elektrycznej).