Schottky-vika

Schottky-defekti on atomin ( ionin ) tyhjiö kidehilassa, yksi kiteiden pistevikojen tyypeistä , eroaa Frenkel - defektistä siinä, että sen muodostumiseen ei liity interstitiaalisen atomin (ionin) ilmaantumista . 1] [2] . Nimetty V. Schottkyn mukaan, joka ensimmäisenä pohti tämän lajikkeen vikoja [3] .

Kun kiteitä kuumennetaan, vikojen muodostumista voi tapahtua johtuen siitä, että yksittäiset pinnan lähellä sijaitsevat atomit jättävät lämpöliikkeen seurauksena tilavuuden pintaan, ja tuloksena oleva tyhjyys siirtyy sitten syvälle kiteen. Koska Schottky-virheiden muodostuminen lisää kiteen tilavuutta, kiteen tiheys vähenee vastaavasti.

Kiteessä olevan atomin keskimääräinen energia on pienempi kuin mitä se tarvitsee voittaakseen potentiaaliesteen ja poistuakseen tasapainoasennosta. Lämpöliikkeen vuoksi on kuitenkin aina olemassa tietty määrä atomeja, joilla on tarpeeksi energiaa poistuakseen hilapaikoista, joita ne vievät. Toisin sanoen energiaa kuluu Schottky-virheiden muodostumiseen, ja kiteen sisäinen energia lisääntyy . Toisaalta vikojen muodostuminen tarkoittaa, että atomien järjestelyssä on epäjärjestystä ja sen seurauksena kiteen entropian kasvua . Tuloksena käy ilmi, että tietyssä lämpötilassa vapaan energian vähimmäismäärä $U$ $S$ $T$

F = U-TS

saavutetaan tietyllä rajallisella virhepitoisuudella.

Kiteen lämpötilaa vastaavien Schottky-virheiden lukumäärä voidaan arvioida kaavalla [4] $n$ $T$

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

missä on kiteen kohtien lukumäärä, on energia, joka tarvitaan yhden ionin poistamiseen kidehilan kohdasta, ja on Boltzmannin vakio . $N$ $\Delta E$ $k$

Laskelma osoittaa [2] , että esimerkiksi kuparilla , jossa kuparin Schottky-defektin muodostumisenergia on 1 eV , tyhjien työpaikkojen suhteellinen pitoisuus 1000 K :n lämpötilassa on ~10 -5 . $n/N$

Schottky-defektit ylittävät tavallisesti Frenkel-defektit tiiviissä kiteissä, joissa interstitiaalisten atomien muodostuminen on vaikeaa ja vaatii suhteellisen paljon energiaa. Erityisesti ne hallitsevat puhtaissa alkalihalogenidikiteissä . Näissä, kuten myös muissa ionikiteissä , sähköinen neutraalisuus varmistetaan sillä, että viat muodostuvat pareittain: yhdessä tietyn varausmerkin omaavan ionivakanssin kanssa syntyy myös ionivakanssi, jonka varaus on vastakkainen [4 ] .

Schottky-virheillä voi olla merkittävä vaikutus moniin kiteiden ominaisuuksiin ja niissä tapahtuviin fysikaalisiin prosesseihin (tiheys, ionijohtavuus, optiset ominaisuudet, sisäinen kitka jne.). Siten elektronin sieppaaneet anionivaanssit muodostavat värikeskuksia , jotka absorboivat selektiivisesti optista säteilyä spektrin näkyvällä alueella ja muuttavat siten kiteiden väriä.

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 Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Kiinteän olomuodon fysiikka. - M . : Higher School, 2000. - 494 s. — ISBN 5-06-003770-3 .
↑ V. Schottkyn elämäkerta (englanniksi)
↑ 1 2 Kittel C. Johdatus kiinteän olomuodon fysiikkaan. - M .: Nauka, 1978. - 792 s.