Schottky-hiba

A Schottky-defektus egy atom ( ion ) üresedése a kristályrácsban, a kristályok ponthibáinak egyik fajtája, és abban különbözik a Frenkel-hibától, hogy kialakulása nem jár együtt intersticiális atom (ion) megjelenésével . 1] [2] . V. Schottkyról kapta a nevét , aki először foglalkozott e fajta hibáival [3] .

A kristályok hevítésekor hibák keletkezhetnek, amiért a felszín közelében elhelyezkedő egyes atomok hőmozgás hatására a térfogatot a felszínre hagyják, és a keletkező üresedés mélyen a kristályba vándorol. Mivel a Schottky-hibák kialakulása növeli a kristály térfogatát, ennek megfelelően a kristály sűrűsége csökken.

Egy kristályban lévő atom átlagos energiája kisebb, mint amennyire szüksége van a potenciálgát leküzdéséhez és az egyensúlyi helyzet elhagyásához. A hőmozgás miatt azonban mindig van egy bizonyos számú atom, amelynek elegendő energiája van ahhoz, hogy elhagyja az általuk elfoglalt rácshelyeket. Más szavakkal, energiát fordítanak a Schottky-defektusok kialakulására, és megnő a kristály belső energiája . Másrészt a hibák kialakulása azt jelenti, hogy az atomok elrendezése zavart, és ennek következtében a kristály entrópiája megnövekszik . Ennek eredményeként kiderül, hogy adott hőmérsékleten a minimális szabad energia $U$ $S$ $T$

F=U-TS

a hibák bizonyos véges koncentrációja mellett érhető el.

A kristály hőmérsékletének megfelelő Schottky-defektusok száma a [4] képlettel becsülhető meg . $n$ $T$

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

ahol a helyek száma a kristályban, az az energia, amely egy ion eltávolításához szükséges a kristályrács egy helyéről, és a Boltzmann-állandó . $N$ $\Delta E$ $k$

A számítás azt mutatja [2] , hogy például réz esetében, ahol a réz Schottky-defektusának képződési energiája 1 eV , a szabad helyek relatív koncentrációja 1000 K hőmérsékleten ~10 -5 . $n/N$

A Schottky-defektusok általában felülmúlják a Frenkel-defektusokat a szorosan záródó kristályokban, ahol az intersticiális atomok képződése nehézkes és viszonylag nagy energiát igényel. Különösen a tiszta alkálifém - halogenid kristályokban dominálnak. Ezekben, csakúgy, mint más ionkristályokban az elektromos semlegességet az biztosítja, hogy a hibák párosan alakulnak ki: adott töltésjelű ionürességgel együtt ellentétes előjelű töltésű ionüresedés is keletkezik [4 ] .

A Schottky-hibák a kristályok számos tulajdonságára és a bennük zajló fizikai folyamatokra (sűrűség, ionvezetőképesség, optikai tulajdonságok, belső súrlódás stb.) jelentős hatással lehetnek. Így az elektront befogott anionüres helyek színközpontokat képeznek , amelyek szelektíven elnyelik az optikai sugárzást a spektrum látható tartományában, és ezáltal megváltoztatják a kristályok színét.

Lásd még

Jegyzetek

↑ Meyerovich A. E. Üres állás // Fizikai enciklopédia / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Szovjet Encyclopedia , 1988. - T. 1 Aharonov-Bohm hatás - Hosszú sorok. - S. 235. - 704 p. — 100.000 példány.
↑ 1 2 Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Szilárdtestfizika. - M . : Felsőiskola, 2000. - 494 p. — ISBN 5-06-003770-3 .
↑ V. Schottky életrajza (angol)
↑ 1 2 Kittel C. Bevezetés a szilárdtestfizikába. - M. : Nauka, 1978. - 792 p.