Файл: 1. Типы химической связи, Особенности материалов электрон техники.doc

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.11.2023

Просмотров: 56

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
CsCl не имеет плотнейших упаковок, поэтому данным способом не описывается.


14. Тетраэдрические и октаэдрические пустоты.

Важнейшее значение в кристаллографии имеют пустоты в плотнейших упаковках. Различают два типа пустот: тетраэдрические и октаэдрические, которые называются по форме многогранников, вершины которых находятся в центрах окружающих их атомов. Тетраэдрическая пустота заключена между четырьмя атомами, октаэдрическая – между шестью.

В элементарной ГЦК решётке тетраэдрические пустоты расположены по две на каждой из пространственных диагоналей на расстоянии ¼ её длины от вершины. Всего их восемь. Октаэдрические пустоты расположены в центре куба и в середине каждого ребра. В последнем случае внутри элементарной ячейки оказывается ¼ - ая часть объёма от каждой такой пустоты. Следовательно каждой ячейке принадлежит 1 + 12 * ¼ = 4 октаэдрических пустоты.

Элементарная ячейка ГПУ может быть представлена в виде ромбической призмы. В центре первой треугольной призмы есть атом, а в центре другой нет. Атомы расположены во всех узлах, и один атом над центром одного из правильных треугольников на ½ высоты призмы. Число октаэдрических пустот равно 2. Они целиком лежат внутри элементарной ячейки.

15. Кристаллическая структура типа алмаз

Многие кристаллические структуры имеют сходное расположение частиц в пространстве и отличаются друг от друга только видом частиц и расстоянием между ними. Такие кристаллические структуры относятся к одному структурному типу, который обычно называется по одному из названий кристаллов.

Структура типа алмаз. Элементарные полупроводники Si и Ge, кристаллизуются в структуру типа алмаз. В этой структуре атомы углерода образуют плотнейшую упаковку ГЦК, в которой половина, то есть четыре из восьми, тетраэдрических пустот заняты атомами того же сорта. Структура типа алмаз может быть представлена так же, как две взаимно проникающие подрешётки типа ГЦК, смещённые относительно друг друга на ¼ длины пространственной диагонали.

1) 2ГЦК  ¼ [1 1 1] (взаимопроникающие решётки Бравэ)

2) ГЦКABCABC + 4 Т.П. (С) (в терминах плотнейших упаковок)

3) ГЦК + |[0 0 0]| |[¼ ¼ ¼ ]| (решёткой Бравэ и базисом)

4) … (графически)


16. Кристаллическая структура типа сфалерит

Многие кристаллические структуры имеют сходное расположение частиц в пространстве и отличаются друг от друга только видом частиц и расстоянием между ними. Такие кристаллические структуры относятся к одному структурному типу, который обычно называется по одному из названий кристаллов.

Структура типа сфалерит. Сульфид цинка (ZnS) является полупроводником типа А2В6 и существует в двух модификациях: кубической и гексагональной. Кубическая модификация называется сфалеритом и кристаллизуется в структуру, которая называется алмазоподобной. Элементарная ячейка образована ГЦК-ячейкой, которая образована более крупными атомами серы, в пустотах которой, аналогично структуре типа алмаз, помещаются более мелкие атомы цинка. Структура типа сфалерит характерна для таких полупроводниковых соединений, как GaAs, GaP и ряда соединений типа AIIBVI.

1) 2ГЦК  ¼ [1 1 1] (взаимопроникающие решётки Бравэ)

2) ГЦКABCABC + 4 Т.П. (Zn) (в терминах плотнейших упаковок)

3) ГЦК + |[0 0 0]|S |[¼ ¼ ¼ ]|Zn (решёткой Бравэ и базисом)

4) … (графически)

17. Кристаллическая структура типа вюрцит

Многие кристаллические структуры имеют сходное расположение частиц в пространстве и отличаются друг от друга только видом частиц и расстоянием между ними. Такие кристаллические структуры относятся к одному структурному типу, который обычно называется по одному из названий кристаллов.

Структура типа вюрцит. Сульфид цинка (ZnS) является полупроводником типа А2В6 и существует в двух модификациях: кубической и гексагональной. Гексагональная модификация называется вюрцитом. Структуру вюрцита удобно рассматривать как плотнейшую упаковку типа ГПУ, образованную атомами серы, в половине тетраэдрических пустот которой расположены атома цинка. Структура типа вюрцит характерна для многих полупроводниковых соединений типа AIIBVI, например CdS, CdSe и др. Некоторые соединения типа AIIBVI полиморфны, то есть при высоких температурах имеют структуру типа сфалерит, при низких температурах – типа вюрцит.

18.Классификация дефектов в кристаллах. Точечные дефекты.



Кристаллов с идеальным правильным строением в природе не суествует. Вреальных условиях наблюдаются те или иные отклонения от регулярного расположения частиц, такие отклонения называются дефектами структуры:

1)Точечные дефекты размеры таких дефектов в 3 направлениях соизмеримы с размерами атомов

2)Линейные. Размеры соизмеримы в 2 направлениях с размерами атомов, а в одном с размерам кристалла.

3)Поверхностные. В одном направлении с размерами атомов в 2-х с размерами кристалла.

4)Обьемные. Все размеры соизмеримы с размерами крист.

Точечные дефекты. В элементарном п/п несодержащем примеси Существует 6 типов дефектов(точечных)без учета их ассоциаций: 1.Вакансия 2.Междоузельный атом 3.атом донор 4.Вакансия акцептор 5.Электрон 6.Дырка. В хим. соединениях наблюдается большое кол-во вариантов,наблюдаются антисистемные изменения,т.е. обмен местами атомов,образующих соединения. Вакансии предст собой свободный или вакантный узел в ср-ре крист.Вионных крист различают катионные(+) и анионные вакансии.В кристалле сущ также дефекты типа Шотки, кот пред собой вакансии, образующиеся за счет испарения атомов с поверхности и затем ,благодря последов перемещениям атомов, двигающихся вглубь кристалла. Междоузельные атомы-атомы основного вещ-ва, покинувшие свои места и расположившиеся в пустотах. Точечные дефекты могут возникать под воздействием любого внешнего возд,способного изменить энергию кристалла. Энергия образования дефектов тратится на разрыв связей и искажения крист решетки вблизи деф. Энергия образованная 1вакансией =1эВ,а мжузельного=2-3эВ

В термодинамич равновесии кристалл всегда содержит вакансии и междоузельные атомы вследстви теплового колебания атомов. В п/п и ионных кристаллах точ дефекты приводят к изменению распред элек. Зарядов, т.е. они являются электр.активными центрами.Т. дфекты могут существовать в виде ассоциаций или комплексов.Вероятность их обр тем выше,чем выше энергия связи между точечными дефектами и выше их конц. Вакансии могут образовывать дивакансии ,тривакансии,вакансии тераэдры.Скопления вакансий называются кластерами, они образов поры.Таие деф неустойчивы.В кристалле 90% вакансий сущ в виде моновакансий и лишь 10% в виде их ассоциаций.

19.Линейные дефекты в кристаллах.

К ним относятся дислокации. Дислокация вид несовершенств крист решетки типа обрыва или сдвига атомных слоев ,нарушающих правильное чередование атом. Плоскостей. Различают краевые и винтовые дислокации .Краевая дислокация представляет собой область искажения решетки вблизи кромки атом плоскости ,которые обрываются внутр крист , это так называемая экстра плоскость. Экстра плоскостьвозникает в крист ,например , при незавершенном сдвиге одной части крист относит другой. Тут рис

Линия дислокации в этом случае это граница экстра плоскости .Винтовую дислокацию в кристалле можно определить как сдвиг одной части крист относит другой , но в оличи от краевой дисл линия винтовой дисл параллельна сдвигу. Тут рис
Можно представить себе ,что произведен разрез , а потом сдвиг по разрезу .Крист,содержащий винт дислокацию состоит не из параллельных атом. Плоскостей ,а как бы из однойц плоскости ,закрученной как винтовая лестница ,ось этого винта и есть ось дислокации. Как првило в крист дисл являются смешанными ,имеются краевые и винтовые компоненты,при этом лини дислокации предст собой пространственные петликоторые зааются сами на себя или рзветвляются на другие дислок петли или выходят на поверхность крист,линия дисл не может заканчиваться и начинатьяс внутри дисл.

20.Контур и вектор Бюргерса.

Искажение решетки обусловлено присутствием дислокации сосредоточены вблизи её линии ,узкой области диаметром нескольких межатомных расстояний. Величина и характер, буслов

Наличием дислокаций нарушений ,а также связная с этим величина упрогой энергии определяется вектором Бюргерса. Его физический смысл вытекает из понятия о так называемом контуре Бюргерса. Тут рис.

Допустим что в решетке имеется лишняя полуплоскость , край этой полуплоскости является осью или линией простейшей краевой дислокации.Проведем в одной из атом ных плоскостей замкнутый контур ABCD в идеальной решетке он не замнут . Вектор на который надо провести _вектор Бюргерса, а сам контур конткр Бюргерса. В случае краевой дисл вектор Бюргерса перпенд оси дислокации . В случае винтовой дислокации её ось паралл вектору бюргерса и направлению сдвигаюДля инт дислокации вектор Бюргерса это шаг винта. Вектор Бюргерса смешанной дислокации от 0до90 градусов клиньев дислокации. Разрыв контура характеризует сумму всех упругих смещений решетки ,накопившихся в области вблизи дислокации.Таким образом вектор Бюргерса это мера искажений,обусловленных наличием дислокации.Дислокации окружены полем упругих напряжений . област над линией краевой дислокации испытывает напряжение сжатия а подней напряжение растяжения .Вокруг винтовых дислокаций существует поля сдвиговых или касательных напряжений . величина упругой энергии ,вызываемой дислокацией пропорциональна квадрату вектора Бюргерса


21. Взаимодействие и перемещение дислокаций.

Условно краевые дислокции подрзделяются на положит и отриц. Положит дислок соответсвует случаю
,когда в верхней части крист расположена экстраплоскость обозначается Отриц дислокация соответствует противополжн случаю и обозначается . такие 2 дислокации различаются лишь поворотом на 180 градусов, поэтому понятие знаки дисл приобретает смысл если рядом есть еще одна дисл для их сравнения . Дислокации могут взаимодействовать между собой , одноименные отталкиваются , разноименные притягиваются . под действием напряжения дислкации в кристалле могут перемещаться , при этом разноименные дислокации движуться в разные стороны под действием одного и того же внешнего напряжения. Разноименные дислокации , движущиеся в одной плоскости при встрече могут взаимоуничтожаться (аннигилировать) Направление вращения винт дисл играет ту же роль что и знак краевой дисл . При этом различают правую и левую винтовую дисл . 2 правые или левые дисл отталкиваются , правая и левая притягиваются. Чем больше ретикулярная плотность плоскости тем меньше энергия дисл и легче перемещение, этим обьясняется то что дисл как правило возникают и двигаютяс по плоскостям и направлениям наиболее густо заселенных атомами ,т.е. с максимальной ретикулярной потностью. Взаимодейсвие дисл в соответсвии с критерием Франка:

22.Полные и частичные дислокации

Дислокации у которых вектор Бюргерса равняется трансляционному вектору называются полными дислокациями . помимо полных важную роль в процессах деформации , взаимодействия с примесями играют частичные и связанные с ними расщепленной дислокации и эффекты упаковки ю в идеальной пов-ти укадки слоев ГЦК и ГП решетки могут возникать изменения , соответсвующие нарушениям типа двойников или дефектов упаковки . в случае двойникового дефекта в ГЦК решетке слои чередуютяс в последовательности ABC ABC ABC ABC …..расположение слоев справа от слоя C . Возможен дефект упаковки , при котором посл-ть укладки имеет вид ABCACABC.. т.е. дефект представляет собой как бы тонкий слой гексагональной упаковки в ГЦК решетке .нарисуем слой атомов в плоскости для гцк решетки , по которому происходит скольжение
Полному сдвигу соответствует дислокация с вектором В1 при этом вектр В1 соотв вектору трансляции . Однако такой сдвиг энергии невозможен . Атомам слоя легче переместится из лунок В в лунку С , а затем снова в лунку В . При скольжении из В в С возникает дислокация с вектором Бюргерса В2 , который не соответств трансляционному вектору ,такая дислокация называется частичной дислокацией . Она является границей дефекта упаковки и её вектор < трансл. Сдвиг атома дефектного слоя снова в лунку В исправляет последствия образования такого дефекта . Подобный сдвиг дает вторую частичную дислокацию с вектором Бюргерса В3 .Таким образом вместо прямого скольжения реализуется зигзаго образное скольжение В принадл В . Комплекс , состоящий из двух таких частичных дислокаций , связанных с дефектом упаковки называется расщепленной дислокацией.