Avoin työpaikka (fysiikka)

Vakanssi ( lat. vacans - tyhjä, vapaa) - kidevika , joka on solmu, jossa ei ole atomia ( ioni ). Toisin sanoen tyhjiö on paikka, jossa ideaalisen kiteen tapauksessa atomin (ionin) pitäisi sijaita, mutta todellisuudessa se ei ole tässä asemassa [1] [2] .

Työtyypit

Riippuen puuttuvan ionin varauksesta, puhutaan kationisista ja anionisista tyhjistä paikoista. Jos positiivinen ioni sijaitsee ihanteellisen kiteen tyhjiön tilalla, niin sitä kutsutaan kationiseksi, jos negatiivinen - anioniseksi.

Avoimia työpaikkoja sisältävissä ionikiteissä sähköinen neutraalius varmistetaan sillä, että viat muodostuvat pareittain . Yhdessä tällaisten parien muodostamisen mahdollisista muunnelmista, yhdessä samanmerkkisen varausvakanssin kanssa, syntyy vastakkaisen merkin varausvakanssi. Tällaiset avoimet työpaikat luokitellaan Schottky - viaksi . Saksalainen fyysikko Walter Schottky (1935) oli ensimmäinen, joka esitteli tämän tyyppisten vikojen käsitteen tieteessä .

Toinen vaihtoehto on, että interstitiaalinen ioni muodostuu yhdessä tyhjän tilan kanssa. Tässä tapauksessa vapautuu syntyy, kun ioni siirtyy paikasta välikohtaan, toisin sanoen asentoon, jossa ionit eivät ole ihanteellisessa hilassa. Tämän tyyppisiä vikoja kutsutaan Frenkel - viaksi . Ensimmäistä kertaa viesti heistä tehtiin Neuvostoliiton fyysikon Yakov Frenkelin (1926) teoksissa.

Kun Schottkyn mukaan muodostuu tyhjiövirheitä, kiteen tilavuus kasvaa, minkä seurauksena sen tiheys pienenee, eikä Frenkelin mukaisten vikojen muodostuminen aiheuta tällaista vaikutusta.

Ominaisuudet

Yleensä kiteissä on molempien tyyppisiä vikoja, mutta vallitsevia ovat ne, joiden muodostuminen vaatii vähemmän energiaa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että Schottky-virheet ovat ominaisia puhtaille alkalihalogenidikiteille ja Frenkel-virheet ovat ominaisia puhtaille hopeahalogenidikiteille .

Avoimet työpaikat ovat aina läsnä kiteessä, joka on lämpötasapainotilassa. Kiteen lämpötilaa vastaavien Schottky-virheiden lukumäärä voidaan arvioida kaavalla [3] $n$ $T$

n\approx N\exp(-\Delta E_{S}/kT),

missä on ionien lukumäärä, on energia, joka tarvitaan yhden ionin poistamiseen hilakohdasta, on Boltzmannin vakio . Arvoilla E~1 eV ja T~1000 K se seuraa kaavasta n/N~10 -5 [2] . $N$ $\Delta E_{S}$ $k$

Frenkel-vikojen parien määrän arvioimiseksi käytetään toista kaavaa [3] :

n\noin {\sqrt {NN^{\prime }}}\exp(-\Delta E_{F}/2kT),

missä ja ovat kohtien ja välipaikkojen pitoisuudet, vastaavasti, ja on energia, joka tarvitaan siirtämään atomi hilapaikasta välikohtaan. $N$ ${\displaystyle N^{\prime ))$ $\Delta E_{F}$

Kiteen avoimien työpaikkojen määrää voidaan lisätä keinotekoisesti. Esimerkiksi alkali - halogenidikiteiden kuumentaminen alkalimetallihöyryissä johtaa alkali-ionien tunkeutumiseen kiteisiin ja niiden ylimäärän muodostumiseen, toisin sanoen anionien tyhjien tilojen ilmaantumiseen .

Avoimet työpaikat vaikuttavat merkittävästi tai jopa ratkaisevasti moniin kiteiden ominaisuuksiin ja niissä esiintyviin fysikaalisiin prosesseihin (tiheys, ionijohtavuus, optiset ominaisuudet, sisäinen kitka jne.). Siten elektronin vanginnut anionivaanssit pystyvät muodostamaan värikeskuksia , jotka absorboivat optista säteilyä spektrin näkyvällä alueella ja värjäävät siten kiteen.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Meyerovich A. E. Vacancy // Physical Encyclopedia / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja , 1988. - T. 1 Aharonov-Bohm -efekti - Pitkät rivit. - S. 235. - 704 s. - 100 000 kappaletta.
↑ 1 2 Kittel C. Johdatus kiinteän olomuodon fysiikkaan. - M .: Nauka, 1978. - 792 s.
↑ 1 2 Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Kiinteän olomuodon fysiikka. - M . : Higher School, 2000. - 494 s. — ISBN 5-06-003770-3 .

Kirjallisuus

Glinka N. L. Yleinen kemia