образование точечных дефектов - примерВ предыдущем параграфе приведен количественный расчет равновесной концентрации дефектов. Следует подчеркнуть, что это относится к собственным точечным дефектам, т.е. к дефектам, образованным миисралообразующими элементами.

Дефекты, связанные с примесными атомами, будут рассмотрены ниже. Образование собственных точечных дефектов сопровождается упругим искажением кристаллической структуры в непосредственной близости от дефекта. Междоузельные атомы приводят к появлению области сжатия, а вакансии вызывают образование области растяжения. Напряженные состояния сжатия или растяжения химических связей являются той движущей силой, которая приводит к миграции и взаимодействию дефектов в кристаллах.

Образование точечных дефектов характеризуются также возникновением локальных избыточных электрических зарядов. Так как собственные дефекты образуются в электронейтральном кристалле, то они не нарушают в целом электронейтральность. Однако локально электронейтральность может нарушиться. Например, переход Na в междоузельное положение в галите - дефект по Френкелю. В области вакансии Na+ образуется избыточный отрицательный заряд за счет Анионные вакансии, захватившие электроны, представляют собой центры оптического поглощения, которые называются центрами окраски, или центрами (по-немецки Farbenzenter). Примером может служить синяя окраска галита, связанная с анионными вакансиями, захватившими электроны. С катионными вакансиями минералов с ионным типом химической связи, на которых локализовались дырки, связаны центры поглощения в ультрафиолетовой области света, называющиеся V-центрами. Например, при нагревании в парах натрия появляется синяя окраска, такая же, как в кристаллах с анионными вакансиями. Очевидно, осаждение нейтральных атомов натрия на поверхности кристалла и последующая диффузия атомов хлора к поверхности с их локализаций на поверхностных анионных вакансиях приводит к образованию в объеме кристалла соответствующего количества анионных вакансий с избыточным положительным зарядом. Локализованные на них избыточные электроны образуют центры окраски (F-центры).

Вакансии и нестехиометричные соединения. В случае высокой концентрации вакансий, избытка в составе минералов катионов или анионов их соотношение может не отвечать теоретическим целочисленным значениям. Примером таких нестехиометричных по составу минералов может служить моноклинный пирротин, формула которого пишется как FcivS. Они характерны для сульфидов, окислов. Нестсхиомстричные минералы отличаются необычными электрическими, магнитными и оптическими свойствами. Имеются семейства кристаллов, в которых, в отличие от металлов, проводимость обусловлена движением не электронов, а ионов, способных перемещаться по кристаллу благодаря наличию в его структуре каналов. Подобные кристаллы с высокой проводимостью относят к суперионным материалам или твердым электролитам. В практическом использовании суперионных материалов первое место занимают миниатюрные источники электропитания, в которых суперионики служат основной составляющей, по запасам количества электричества на единицу веса лидируют батарейки и аккумуляторы на основе супериоников с проводимостью по ионам лития.

В основе атомной структуры кристаллов с высокой ионной проводимостью обычно лежит прочный и ажурный трехмерный каркас, пронизываемый каналами различной формы и сечения.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+