1.7. Дефекты кристаллической решетки. Диффузия в твердых телах

Реальные кристаллы несовершенны. Большинство кристаллов состоят из множества случайно ориентированных кристаллитов, отделенных друг от друга межкристаллитными границами. На этих границах собирается множество различных микроскопических дефектов. Кроме того, каждый кристаллит обладает конечной концентрацией точечных дефектов, а иногда и конечной плотностью линейных дефектов или дислокаций.

Точечные дефекты (несовершенства на атомном уровне) в твердом теле можно разделить на три основные категории: примеси (чужеродные атомы), собственные точечные дефекты (вакансии и межузельные атомы) и их комплексы. Линейные или двумерные дефекты могут простираться на расстояния, намного превышающие межатомные в одном или двух направлениях (к ним относятся дислокации, дисклинации).

Явление диффузии. В идеальной кристаллической решетке, в которой атомы совершают лишь колебательные движения около своих положений равновесия, процессы диффузии маловероятны. Диффузионное перемещение примесных атомов или собственных атомов решетки всегда связано с наличием в ней простых дефектов – вакансий, междоузельных атомов, дивакансий – и других более сложных дефектов – дислокаций, границ раздела, вакансионных и примесных кластеров (скоплений). Из-за теплового движения при любой температуре происходит непрерывное “перемешивание” атомов, составляющих твердое тело.

В изотропной среде количество диффундирующего вещества, проходящее за единичное время через единичную площадь поперечного сечения, пропорционально градиенту концентрации С, измеряемому по нормали к этому сечению:

.

Это первый закон Фика для стационарного потока.

Заключение

Изучены то, что в оглавлении, проведены расчеты-то, что в задачах названия тем

Литература

1 Займан Дж. Электроны и фононы – М.: Мир 1962. – 488 с.

2 Блэкмор Дж. Физика твердого состояния – М.: Металлургия, 1972. – 487 с.

3 Займан Дж. Принципы теории твердого тела – М.: Мир 1975. – 472 с.

4 Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела Т.1,2. – М.: Высш. шк. 1975. – 458 с.

5 Фейнман Р. КЭД странная теория света и вещества – М.: Наука, 1988. – 141 с.

6. Миронова Г.А. Конденсированное состояние вещества от структурных единиц до живой материи. Т. 1. – М.: Физ. Фак. МГУ, 2004. – 267 с.

7 Физическое материаловедение /Под общей редакцией Б.А. Калина. Т.1. Физика твердого тела – М.: МИФИ, 2007. – 636 с.

8 Воронов В.К., Подоплеков А.В. Современная физика. Конденсированное состояние – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – 336 с.

9. Байков Ю.А., Кузнецов В.М. Физика конденсированного состояния – М.: БИНОМ, 2011. – 148 с.