6.07M

Category:

chemistry

Структура реального кристалла

Аллотро́пия — существование двух и
более простых веществ одного и того
же химического элемента, различных
по строению и свойствам.
полиморфизм
• Принято обозначать различные
аллотропические формы одного и того же
элемента строчными буквами греческого
алфавита; причём форму, существующую при
самых низких температурах, обозначают
буквой α, следующую — β и т. д.

6.

13 0С

7.

α-ZnS
Характерна для полупроводниковых соединений

8.

β-ZnS
Характерна для полупроводниковых соединений

9.

Энергетические зоны меди

10.

11.

Плотнейшая
упаковка
характерна
для металлов

12.

Плотнейшая
гексагональная
упаковка

13.

14.

W, Cr, Mo, Ta

15.

Координационное число –
число атомов (ионов), составляющих
ближайшее окружение атома (иона)
(в плотнейшей упаковке – 12;
в кубической объемноцентрированной
ячейке – 8 в первой координационной
сфере и 6 во второй).
Геометрическая фигура, соединяющая
центры этих атомов, – координационный
многогранник.

16.

Коэффициент компактности
шаровой упаковки

17.

18.

0,22 ra
0,41 ra

19.

анионов – n;
октаэдрических пустот – n;
тетраэдрических пустот – 2n;

20.

21.

Если размер катиона меньше размера
октаэдрических пустот, катионы размещаются между
анионами не нарушая их плотнейшей упаковки

22.

23.

Сегнетоэлектрики

24.

Пьезоэлектрические
материалы
- + + -+
-+ + - +
+
- + +
-

25.

Дефекты в кристаллах
• Точечные
• Линейные
• Дефекты упаковки

26.

Собственные точечные дефекты

27.

Примесные точечные дефекты
Дефект внедрения – атом примеси в междоузлии

28.

Электронные дефекты
Не только примеси, но и любые другие точечные
дефекты образуют уровни в запрещенной зоне

29.

Свойства ассоциации
отличаются от суммы свойств
простых дефектов, из которых
Ассоциации они построены

30.

• Закон действующих масс
Константа равновесия характеризует
концентрацию дефектов при определенной
температуре

31.

• Условие электронейтральности:
• В соединении АВ (равенство числа узлов):
• В равновесии с газовой фазой:

32.

• Концентрация дефектов в кристалле
обычно соответствует равновесной
концентрации при выращивании или
термообработке, т.к. при охлаждении
равновесие не успевает установиться
• Равновесие электронных дефектов
успевает устанавливаться

33.

Краевая дислокация
• Собственные дефекты
• Примесные дефекты
• Антиструктурные дефекты (для двухи более компонентых кристаллов) –
атом A на месте атома B

34.

Линейные дефекты
называются
дислокации

35.

36.

Модель дислокации в структуре
алмаза

37.

Винтовая дислокация

38.

39.

40.

Краевые дислокации скользят в направлении
приложенного усилия
скольжение
Переползание
дислокаций не связано с
механическим
воздействием.
Это диффузионный
процесс, и происходит он
только при высоких
температурах.

41.

Винтовые дислокации скользят
перпендикулярно приложенному усилию

42.

Для равномерного перемещения дислокаций
надо, чтобы энергия связей между частицами
была одинакова во всех направлениях

43.

44.

Контур Бюргерса
в совершенном кристалле и кристалле,
имеющем линейный дефект
Вектор Бюргерса определяет меру искажения решетки
при образовании дислокации (равен вектору сдвига)

45.

Контур Бюргерса вокруг винтовой
дислокации
b

46.

Вектор Бюргерса. Энергия дислокации.
Работа, необходимая для сдвига одной
части кристалла
относительно
другой на b
τ - касательное напряжение сдвига
G – модуль сдвига (сила связи)

47.

Плотность дислокаций
• Разомкнутая
дислокация не может
окончится внутри
кристалла
• Сумма векторов
Бюргерса в узле
равна нулю

48.

Зависимость относительного
удлинения от нагрузки
1 - область упругих
деформаций.
2 – область
пластических
деформаций. Появление
и перемещение
дислокаций.
3 – область упрочнения
материала. Захват
дислокаций на центры,
которые не могут
перемещаться
(кислородные кластеры).
Пропадает область 2.
4 – образец разрушается.

49.

Обнаружение дислокаций
ямки травления

50.

дислокационный ряд в Ge (111)

51.

52.

53.

54.

в любом
поликристалли
ческом
материале
существуют
внутренние
границы
(поверхности),
разделяющие
соседние зерна

55.

56.

Любые искажения структуры меняют
прохождение и отражение рентгеновского луча
Линии рентгенограммы уширяются и
искажаются

57.

Дефекты обуславливают свойства
материала:
скорость роста кристалла,
скорость растворения,
электропроводность,
механические свойства,
люминесценцию,
окраску

58.

• Атомным кластером называется атомное
образование (в том числе с участием
собственных точечных дефектов
кристаллической решетки), вызывающее
изменение энергетического состояния
составляющих его компонентов и их
влияние на фундаментальные свойства
полупроводниковой матрицы при
сохранении неизменным фазового
состояния основного вещества.

59.

Схемы простейших унитарных кластеров
а – д – строение простейших наиболее устойчивых центральносимметричных кластеров; е – схема искривления окружения
асимметричного (удлиненного) менее стабильного кластера
(сферы превращаются в подобие эллипсоида, и меньшая кривизна
окружения посередине ускоряет его разрыв)