Заказ работы

Заказать
Каталог тем
Каталог бесплатных ресурсов

Топологічна оцінка ймовірності утворення власних точкових дефектів в кристалах А VI В VI зі структурою NaCI

ЗМІСТ

 

Вступ ………………………………………………………………………….... 3

1. КРИСТАЛИ ………………………………………………………………… 4

1.1. Кристали ……...……………………………………………………… 4

1.2. Дефекти в кристалах ……………………………………………..… 6

2. АТОМНІ ДЕФЕКТИ В РЕАЛЬНИХ НАПІВПРОВІДНИКАХ ………. 8

2.1. Атомні дефекти ……………………………………………………… 8

2.2. Точкові дефекти кристалічної решітки ……………………..….. 15

3. КЛАСИФІКАЦІЯ ДЕФЕКТІВ …………………………..……………… 24

3.1. Вакансії і міжвузлові атоми …………………………………..….. 24

3.2. Домішкові атоми ……………………………………………..……. 28

4. ТОПОЛОГІЧНА ОЦІНКА ЙМОВІРНОСТІ УТВОРЕННЯ ВЛАСНИХ ТОЧКОВИХ ДЕФЕКТІВ В КРИСТАЛАХ AB ЗІ СТРУКТУРОЮ NaCl …………………………………….............................................................. 34

Висновок ………………………………………………..…………………..…. 40

Література ……………………………………………………………….…..... 41

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

Проблема утворення власних точкових дефектів (ВТД) в напівпровідниках представляє великий науковий і практичний інтерес. Запропоновані до теперішнього часу на основі різних феноменологічних моделей оцінки ентальпії утворення вакансій [3, 6] і антиструктурних дефектів (АСД) [6] в сполуках AB неоднозначні. Проте у ряді випадків вимагається лише виділити переважаючий тип ВТД і надалі використати експериментальні дані по інтегральній оцінці області гомогенності. Для цього необхідний порівняльний аналіз енергії утворення різних ВТД, який може бути здійснений за допомогою достатньо простих методів.

Авторами [1, 5] були розроблені принципи топологічного підходу до ґраток, що містять однорідні атоми. Проте значний практичний інтерес представляє розповсюдження цього підходу на багатокомпонентні і перш за все бінарні системи, що і зроблено в даній роботі на прикладі кристалів із структурою NaCl.

Метою даної роботи є топологічний підхід, що дозволяє досить простим чином проаналізувати порівняльну ймовірність утворення різних дефектів в бінарних системах. Отримані результати і порівняння їх із експериментом свідчать на користь запропонованого методу.

Для виконання роботи були поставлені наступні завдання:

·        здійснити огляд літературних джерел, присвячених питанням дослідження фізико-хімічних властивостей NaCl;

·        розробити кристалохімічні моделі атомних дефектів;

·        побудувати топологічні матриці, порахувати числа Вінера модельованих дефектів, за якими можна визначити стабільність системи, і були визначені їх відповідні зміни .

 

РОЗДІЛ 1. КРИСТАЛИ

 

1.1. КРИСТАЛИ

 

З|із| агрегатних станів речовини два — рідина і тверде тіло| — називаються такими, що конденсують. У цих станах тіла представляються як сукупності (ансамблі) сильно взаємодіючих частинок|часток,часточок| (атомів, ядер, електронів і т. д.). Міжатомні відстані в таких тілах встановлюються так, щоб сили тяжіння і відштовхування були урівноважені, і тому конденсуючі речовини виявляють великий опір зміні об'єму|обсягу|. Ті з|із| них, які крім цього чинять сильний опір зміні форми, називають твердими тілами.

Ці достатньо загальні|спільні| визначення залишають можливість|спроможність| для подальших|наступних| уточнень, оскільки межа|кордон| між твердим тілом і рідиною залишається визначеною не дуже строго|суворо|. На датою межі|кордону| знаходяться|перебувають| так звані аморфні тверді тіла, які можуть зберігати свою форму протягом тривалого часу. У свій час учені вважають відносити аморфні тіла не до твердих тіл, а до рідких||, що має велику в'язкість із-за сильного переохолодження. Проте|однак| зараз | існує точка зору, що їх відносять до твердих тіл.

Розглянемо|розгледимо| класифікацію твердих тіл по характеру|вдачі| взаємного розташування атомів.

1. Ідеальні монокристали — тіла, в яких реалізується симетрія в розташуванні атомів, тобто інваріантність| всіх характеристик при зміщенні|зміщенні| тіла на період ( трансляцію) R:

f( r )=f( r+R ).

Існування симетрії, трансляції, еквівалентно існуванню дальнього|далекого| порядку|ладу| в розташуванні атомів.

2. Монокристали з|із| дефектами ґратки. Під дефектами розуміють вакансії, міжвузлові| атоми, не врегульовано розташовані|схильні| домішкові атоми, тобто все те, що порушує ідеальний дальній|далекий| порядок|лад|. Звичайно число дефектів мало, проте|однак| число домішкових атомів (у сплавах) може бути порядку|ладу| загального|спільного| числа атомів. В цьому випадку можна говорити про збереження|зберігання| дальнього|далекого| порядку|ладу| лише в середньому.

3.   Полікристали, що складаються з великого числа різним чином орієнтованих порівняно невеликих монокристалів (правильних або таких, що містять|утримують| дефекти). У полікристалах дальній|далекий| порядок|лад| зберігається лише усередині монокристалів.

4.   «Двовимірні», квазіплоскі системи, плівки або поверхневі|поверхові,зверхні| шари твердих тіл. Для таких тіл можна говорити про перенесення|перенос|, трансляції, лише в площинах|плоскості|. Останнім часом особливі властивості цих поверхневих|поверхових,зверхніх| шарів все більш виявляються, і вони обумовлені тим, що сили, що діють на частинки|частки,часточки|, що знаходяться|перебувають| в цьому шарі, з боку глибинних шарів і з боку зовнішнього середовища|середи| можуть бути істотно|суттєво| різні.

5. Аморфні тверді тіла, що характеризуються відсутністю симетрії, трансляції. У них немає дальнього|далекого| порядку|ладу| в розташуванні атомів, проте|однак| є|наявний| ближній|близький| порядок|лад|. Це означає, що відстані між сусідніми атомами виявляються|опиняються| такими, що не дуже сильно відрізняються від середніх, але|та| із|із| збільшенням відстані між атомами взаємна кореляція в їх розташуванні все більш порушується.

Фізика твердого тіла включає вчення про природу і механізм утворення твердих тіл, їх будову|споруду|, мікроскопічний устрій|устрій|, властивості, чинники|фактори|,| і що пояснюють поведінку і властивості всіх типів твердих тіл, а також вчення про методи дослідження і використання твердих тіл.

Найбільш строгою|суворою| і послідовною є|з'являється,являється| теорія ідеальних монокристалів. Раніше нерідко|незрідка| курс теорії твердого тіла фактично обмежувався розглядом монокристалів. Тільки|лише| порівняно недавно теорія стала розповсюджуватися|поширюватися| на тверді тіла, що містять|утримують| достатньо|досить| велику кількість дефектів. При цьому вклади|вклади| дефектів в характеристики твердого тіла виявилося можливим розглядати|розглядувати| як своєрідні збурення|збурення| характеристик ідеального кристала.

 

1.2. ДЕФЕКТИ В КРИСТАЛАХ

 

Ідеальні кристали строго|суворо| періодичні. Проте|однак| така строга|сувора| періодичність в реальній ситуації важко|скрутно| досяжна. Звичайно кристали містять|утримують| хоч би невелику кількість місць, в яких строга|сувора| періодичність порушена і утворюються дефектні місця або статичні дефекти.

Можна вказати на декілька чинників|фактори|, що викликають|спричиняють| появу подібних дефектів. До ним відносяться в першу чергу|передусім,насамперед| кінетичні чинники|фактори|, пов'язані з тим, що кристал «не встигає|устигає|» стати ідеальним в процесі кристалізації і подальшої|наступної| обробки. Далі слід вказати, що при не дуже|занадто| низьких температурах із-за конкуренції енергетичного і ентропійного| чинників|факторів| присутність в кристалі деякої кількості дефектних місць відповідатиме термодинамічній рівновазі. Нарешті|урешті|, вже створені ідеальні кристали можуть виявитися «зіпсованими» під впливом чинників|факторів| (механічної обробки, дії радіації), що порушують строгу|сувору| періодичність розташування атомів. З цих причин реальні кристали мають дефекти, і фізичні властивості кристала формуються під сумісною|спільною| дією строгої|суворої| періодичності і відступів від неї. Можна привести немало прикладів|зразки|, що свідчать про важливість врахування|урахування| внеску|вкладу| дефектів у формування властивостей матеріалів. Так, без урахування цього внеску|вкладу| виявилося неможливим побудова|шикування| теорії міцності і пластичності матеріалів, оскільки ці характеристики визначаються ступенем|мірою| опору тіла дії сил, що зміщують різні частини|частки| тіла щодо|відносно| один одного. Під дією радіації (могутні світлові потоки, пучки електронів, нейтронів, заряджених ядер і т. д.) окремі атоми або групи атомів виявляються|опиняються| вибитими з|із| своїх правильних положень|становищ|, і тому структура і властивості опромінених матеріалів нез'ясовні|непояснимі,непоясненні| без оцінки ролі дефектів і т.д. У зв'язку з цим важливою|поважною| складовою частиною фізики твердого тіла є|з'являється,являється| вчення про дефекти, причини їх появи, їх будова|споруді|, впливи на фізичні властивості.

Існують різні типи статичних дефектів. Найбільш поширена класифікація дефектів по їх геометричній конфігурації і ступеню|мірі| протяжності [4]. Розрізняють:

а)       нульмерні| (точкові) дефекти: вакансії, міжвузлові|
атоми, домішкові атоми, малі скупчення цих дефектів (характерний|вдача| розмір цих дефектів — декілька міжатомних відстаней по всіх напрямах|направленнях|);

б)      одномірні|одномірні| (лінійні) дефекти — ланцюжки точкових дефектів, дислокації — особливий тип дефектів, що приводять|призводять,наводять| до неправильного чергування атомних площин|плоскості|, їх зсуву з|із| правильних положень|становищ|;|зміщенню|
   в)   двовимірні (поверхневі|поверхові,зверхні|) дефекти — дефекти упаковки (укладання) атомних площин|плоскості|, поверхні кристалів, межі|кордону| блоків, зерен, доменів;

г)       тривимірні|трьохмірні| (об'ємні) дефекти — пори, включення|приєднання|, виділення, різні макроутворення.

З|із| атомними дефектами структури можуть поєднуватися|сполучатися| дефекти в розподілі заряду. Роль подібних дефектів особливо істотна|суттєва| в діелектриках і напівпровідниках, оскільки в цих матеріалах великою мірою можливо поява флуктуації електронної щільності [14].

Однією з форм дефектів ґратки є|з'являються,являються| теплові коливання атомів, які можуть взаємодіяти з|із| статичними дефектами ґратки і у ряді випадків стимулювати їх появу. У загальному|спільному| випадку під дефектом можна розуміти будь-яке елементарне збудження кристала, а стан реального кристала — збудженим станом.

РОЗДІЛ 2. АТОМНІ ДЕФЕКТИ А РЕАЛЬНИХ НАПІВПРОВІДНИКАХ

 

2.1.         Атомні дефекти в реальних напівпровідниках

 

 Всі реальні тверді тіла (монокристалічні і в ще більшій мірі полікристалічні) містять різні структурні дефекти, типи яких вельми багатоманітні. Вони залежать від умов отримання матеріалів, їх природи і складу, характеру зовнішніх дій. Інтерес до вивчення цих дефектів обумовлений їх істотним впливом на структурно-чутливі властивості, кінетику фазових і структурних перетворень, а також дифузійних процесів.

 З'ясування природи і поведінки різних структурних дефектів є необхідною умовою науково обґрунтованого управління структурно-чутливими властивостями і процесами.

 Успіхи фізики твердого тіла і фізичного матеріалознавства, досягнуті в
післявоєнні роки, у вирішальній мірі пов'язані з успіхами в наших уявленнях
про атомну структуру дефектів. Проте і в даний час багато деталей, які стосуються природи і поведінки структурних дефектів, залишаються невиясненими. Пов'язано це з різноманіттям типів дефектів і можливих варіантів їх взаємодії між собою і з домішками, а також малими розмірами багатьох дефектів, що утруднює безпосереднє їхнє спостереження.

Більшість дефектів, створених зовнішньою взаємодією, є термодимічно нестійкими, а стан системи в цьому випадку нерівноважний. Перехід рівноважний стан може проходити різними шляхами і, як правило, реалізується за допомогою ряду метастабільних станів.

Дефекти одних типів, взаємодіючи, можуть анігілювати або утворювати інші з енергією, що поступово зменшується.



Размер файла: 44 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров