Schottky-defekt

En Schottky-defekt er en tomhed af et atom ( ion ) i et krystalgitter, en af typerne af punktdefekter i krystaller , adskiller sig fra en Frenkel-defekt ved , at dens dannelse ikke ledsages af udseendet af et interstitielt atom (ion) [ 1] [2] . Opkaldt efter V. Schottky , som først overvejede fejlene ved denne sort [3] .

Når krystaller opvarmes, kan dannelsen af defekter opstå på grund af det faktum, at individuelle atomer placeret nær overfladen, som et resultat af termisk bevægelse, forlader volumen til overfladen, og den resulterende tomhed vandrer derefter dybt ind i krystallen. Da dannelsen af Schottky-defekter øger krystallens volumen, falder krystallens tæthed følgelig .

Den gennemsnitlige energi af et atom i en krystal er mindre end hvad det behøver for at overvinde den potentielle barriere og forlade ligevægtspositionen. Men på grund af termisk bevægelse er der altid et vist antal atomer med nok energi til at forlade de gittersteder, de optager. Med andre ord bruges energi på dannelsen af Schottky-defekter, og der er en stigning i krystallens indre energi . På den anden side betyder dannelsen af defekter, at der er en uorden i arrangementet af atomer og følgelig en stigning i krystallens entropi . Som et resultat viser det sig, at ved en given temperatur er den minimale frie energi $U$ $S$ $T$

F=U-TS

opnås ved en vis begrænset koncentration af defekter.

Antallet af Schottky-defekter , svarende til krystaltemperaturen , kan estimeres ved hjælp af formlen [4] $n$ $T$

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

hvor er antallet af steder i krystallen, er den energi, der kræves for at fjerne en ion fra et sted i krystalgitteret, og er Boltzmann-konstanten . $N$ $\Delta E$ $k$

Beregningen viser [2] , at for eksempel for kobber , hvor dannelsesenergien af Schottky-defekten af kobber er 1 eV , er den relative koncentration af ledige stillinger ved en temperatur på 1000 K ~10 -5 . $n/N$

Schottky-defekter sejrer sædvanligvis frem for Frenkel-defekter i tætpakkede krystaller, hvor dannelsen af interstitielle atomer er vanskelig og kræver relativt høj energi. Især dominerer de i rene alkalihalogenidkrystaller . I disse, såvel som i andre ionkrystaller , sikres den elektriske neutralitet ved, at defekter dannes parvis: sammen med en iontomgang med et givet ladningstegn opstår også en iontomgang med en ladning af modsat fortegn [4 ] .

Schottky-defekter kan have en betydelig effekt på mange egenskaber ved krystaller og fysiske processer i dem (densitet, ionisk ledningsevne, optiske egenskaber, intern friktion osv.). Anion-vakancer, der har fanget en elektron, danner således farvecentre , der selektivt absorberer optisk stråling i det synlige område af spektret og derved ændrer farven på krystaller.

Se også

Noter

↑ Meyerovich A. E. Ledig stilling // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1 Aharonov-Bohm effekt - Lange linjer. - S. 235. - 704 s. — 100.000 eksemplarer.
↑ 1 2 Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Faststoffysik. - M . : Højere skole, 2000. - 494 s. — ISBN 5-06-003770-3 .
↑ Biografi om V. Schottky (engelsk)
↑ 1 2 Kittel C. Introduktion til faststoffysik. - M. : Nauka, 1978. - 792 s.