3. В чем различия между монокристаллами, поликристаллическими и аморфными веществами?

МОНОКРИСТАЛЛ - это отдельный кристалл с непрерывной кристаллической решеткой.

ПОЛИКРИСТАЛЛЫ - это агрегаты хаотически ориентированных мелких кристаллов разного размера и неправильной формы, которые называются кристаллитами или кристаллическими зернами. Зерна в поликристаллах могут быть ориентированы хаотически или иметь ту или иную преимущественную кристаллографическую ориентацию. Такой поликристалл называют тектурированным.

АМОРФНОЕ ВЕЩЕСТВО - это вещество, находящееся в твердом конденсированном состоянии, характеризующемся неупорядоченным расположением атомов и молекул. В аморфных веществах, в отличие от кристаллических, отсутствует дальний порядок в расположении частиц вещества, но присутствует ближний порядок, соблюдаемый на расстояниях, соизмеримых с размерами частиц. Поэтому аморфные вещества не образуют правильной геометрической структуры, представляя собой структуры неупорядоченно расположенных молекул.

Для аморфного состояния вещества характерно наличие температурного интервала, в котором аморфное вещество при повышении температуры переходит в жидкое состояние. Этот процесс происходит постепенно: при нагревании аморфные вещества в отличие от кристаллических, сначала размягчаются, затем начинают растекаться и, наконец, становятся жидкими, т. е. аморфные вещества плавятся в широком интервале температур.

Выделяют ещё СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА - твердое аморфное состояние вещества, возникающее при застывании его переохлажденного расплава.

4. Привести примеры точечных и протяженных дефектов структуры в реальных кристаллах.

В идеальных кристаллах существующий данный порядок в расположении частиц никогда не нарушается. А в реальных - частицы в узлах кристаллической решетки совершают непрерывные колебания вокруг среднего положения. С увеличением температуры амплитуда увеличивается и наконец наиболее “резвые” частицы могут покидать свое место или переходить на поверхность или внедряться в междоузлия. В решетке дефекты структуры. Т.е. реальный кристалл отличается от идеального наличием большого числа дефектов. Дефекты структуры могут относиться к отдельным узлам или междоузлиям (точечные). Далее дефекты могут затрагивать несколько узлов и междоузлий, т.е. элементов ячейки (протяженные дефекты):

а) Дефект Шоттки (структура разветвления) Мы наблюдаем как бы диффузию вакансий в глубь кристалла. С повышением температуры вакансии диффузируют к поверхности.

Б) Дефект Френкеля (структура смещения) Переход частиц из узла в междоузлие. Требует более высокой температуры (т.к. у большинства структурных типов диаметр междоузлия гораздо меньше диаметра атома.)

в) Твердый раствор замещения (структура замещения ). Для возникновения надо: близость хим.природы А и Б, близость радиуса атомов А и Б (примеры: Cu и Ni - R= 1,28анг и 1.24анг. Ag и Au: 1.4анг)

г) Твердый раствор внедрения (структура внедрения). Атомы Б внедряются в междоузлия А. Пример: Li и Ge. Но! Ограничение на размеры внедрения атомов Б

Протяженные дефекты.

А) Микротрещины. - результат небольшой разориентировки двух прилегающих частей монокристалла. Скорость диффузии примесей внутрь кристалл по микротрещинам значительно выше. Чем по междоузлиям даже по вакансиям.

Б) Мозаика - результат статистически беспорядочной ориентировки под любыми, чаще под очень малыми углами отдельных зерен монокристалла. Поверхность кристалла состоит из отдельных блоков. Несколько различно отделенных один от другого трещинами.

В) Микрокаверны. - незанятые атомами плоскости в решетке кристалла , увеличивающие его внутреннюю поверхность. Микрокаверны бывают открытые (выходящие на поверхность) и закрытые. Оба вида уменьшают плотность кристалла.

Г) Дислокации - области дефектов кристаллической решетки, простирающиеся вдоль некоторой линии - лини дислокации. Дислокация - отклонение от периодичности крист.реш. как результат случайных отклонений в процессе роста кристалла из расплава. Различают краевые и винтовые дислокации. Краевую дислокацию можно представить, как границу неполной атомной плоскости. Край оборванной плоскости в решетке образуется если вдвинуть (мысленно) сверху полуплоскость между плоскостями идеального кристалла (или оборвать полуплоскость снизу). Ширина области дислокации не превышает нескольких межатомных расстояний. Длина же может достигать размера кристалла.

Д) Винтовая дислокация - в кристалле тоже возникает при сдвиге одной части кристалла относительно другой, но линии винтовой дислокации параллельна вектору сдвига. Можно представить, что в кристалле как бы произведен разрез, а затем сдвиг вдоль плоскости разреза.

Влияние дефектов: микрокаверны, трещины, вакансии резко уменьшают механическую прочность кристалла. Электрические и оптические свойства кристаллов также связаны с наличием в них дефектов. В полупроводниках наличие тех или иных примесей может изменить характер проводимости. Электропроводность полупроводников изменяется на много порядков только за счет концентраций пустых мест в решетке.