Page 133 - 6375

Зауважимо, що практично немає речовин, які б характеризувались тільки одним

типом зв’язків. Здебільшого кристалічним ґраткам речовин властива наявність різних типів
зв’язку.

18.8. Дефекти в кристалах. Ідеально правильна структура монокристала

спостерігається тільки в порівняно невеликих об’ємах. Структура реального кристала
характеризується різними дефектами. Ці дефекти значною мірою визначають структурно-

чутливі властивості кристалів – електро- і теплопровідність, міцність та ін.

Дефекти структури пов’язані зі змінами відстаней частинки до найближчих сусідів; з
відсутністю атома або іона в будь-якому з вузлів ґратки; зі зміщеннями атома або іона з

вузла; з тимчасовими місцевими порушеннями структури, зумовленими світловим,
рентгенівським та - випроміиюванням, потоками - частинок або нейтронів. Мала

рухливість і значний час життя дефектів структури дають можливість описати їх за
допомогою наочних геометричних моделей і класифікувати за геометричними ознаками: за

кількістю локальних змін, в яких є якісні порушення структури кристала, що поширюються

на відстані, значно більші від характерних параметрів ґратки. За цими критеріями дефекти
ґратки поділяють на точкові, або нуль-вимірні; лінійні, або одновимірні; поверхневі, або

двовимірні; та об’ємні, або тривимірні. Точкові дефекти – це порушення кристалічної
структури, розміри яких в усіх трьох вимірах мають порядок одного або кількох міжатомних

відстаней. Найпростіші точкові дефекти кристала поділяють на атомні, електронні та
енергетичні. До атомних дефектів належать дефекти за Шотткі, коли немає атомів або іонів у

вузлах ґратки (рис. 14, а), дефекти за Френкелем, які є сукупністю порожнього вузла і

близько розміщеного міжвузлового атома (рис. 14, д); домішкові атоми, які як розміщуються
між вузлами, так і заміщають атоми основної речовини у вузлах кристалічної ґратки

(рис. 14, б, в, г). Електронні дефекти – це електрони, що вільно блукають по кристалу. Вони

є особливими точками електричного поля і центрами розсіювання. Електричне поле
електрона діє на гратку, певним чином деформуючи її. Незайняті електронами енергетичні

рівні приводять до появи дірок. Сукупність електрона і дірки, зв’язаних між собою
кулонівськими силами, – екситон є електронним дефектом.

Електрон своїм власним електричним полем створює локальну поляризацію

навколишнього середовища. Останнє, в свою чергу, притягує електрон, змушуючи його
рухатися в обмеженій області простору. Такий квантовий стаціонарний стан електрона в

поляризованому середовищі називають поляроном. У кристалі можливий поступальний рух
полярона як цілого. При накладанні зовнішніх електричних та магнітних полів рух полярона

буде прискореним.

Прикладом енергетичних дефектів є фонони – кванти теплових коливань ґратки.
На них відбуваються розсіювання електронів та дірок, а також взаємні розсіювання фононів.