Дефекты в кристаллах

Кристаллы

Строение и дефекты твердых тел

Представлению о порядке в мире атомов отвечает кристаллическая решетка обуславливающая периодическое электростатическое поле. Кристаллы обладают наиболее высоким порядком как ближнего (в пределах элементарной ячейки) так и дальнего (на больших расстояниях) расположения частиц.

Геометрически возможны 14 различных пространственных кристаллических решеток, являющихся основой 6 кристаллических систем триклинная (П), моноклинная (П, БЦ), ромбоэдрическая или орторомбическая (П, БЦ, ОЦ, ГЦ), гексагональная (П, ромбоэдрическая), тетрагональная (П, ОЦ), кубическая (П, ОЦ, ГЦ).

П – простая, БЦ – базоцентрированная, ОЦ – объемноцентрированная, ГЦ – гранецентрированная.

Однако, тождественные по геометрической классификации кристаллические структуры могут иметь различие по двойному лучепреломлению, пьезо- и пироэлектрическим свойствам (и прочим) из-за разных классов симметрии кристаллов, которых насчитывается в природе 32, в пределах которых существует 230 возможных пространственных групп.

(!) Причиной образования каким-либо элементом или соединением определенной пространственной решетки в основном зависит от размеров атомов и электронной конфигурации их внешних оболочек.

Кристаллические тела

/ \

монокристаллыполикристаллы

отдельный крупный кристалл совокупность мелких кристалликов

(на границах раздела регулярное расположение

анизотропность свойств частиц нарушается) изотропность свойств

(в большинстве случаев)

Кристаллов с идеально правильным строением в природе не существует. Обязательно есть отклонения от регулярного расположения частиц – дефекты.

Атомные дефекты: вакансии (незанятые узлы решетки), смещение атома из узла решетки в междоузлие, внедрение в решетку чужеродного атома или иона (→ во всех случаях искажение решетки).

а) – вакансия, б) – межузельный атом, в) – чужеродный атом

Протяженные дефекты: дислокации (смещение плоскостей решетки), поры (воздушные включения), трещины, границы между кристаллитами (зернами), микровключения другой фазы.