Рис. 2.16. Виникнення та переміщення дислокації в кристалі в процесі пластичної деформації зсуву: а - вихідний стан; б - виникнення крайової дислокації; в - переміщення дислокації; r - вихід дислокації на поверхню кристала

Механізм переміщення дислокації полягає в розриві хімічного зв'язку між атомами в одній із площин, що межує з лінією дислокації (рис. 2.16, б), і по-атомам виникненні нового хімічного зв'язку між атомами в місці розриву дальшому атомами напівплощини (рис. 2.16, в). Закінчується переміщення пЛОЩ0Икації її виходом на поверхню кристала (рис. 2.16, г).

Результатом виникнення і переміщення крайової дислокації в процесі пластичної деформації є зміщення однієї частини кристала щодо іншої на одну міжплощинну відстань кристалічної решітки. Утворення дислокацій при пластичній деформації кристала не єдиний шлях їх виникнення. Частіше вони утворюються в процесах росту кристалів, зокрема крайові дислокації виникають при зрощуванні окремих блоків кристалів, які дещо розоріентовані один відносно одного (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Утворення ряду крайових дислокацій при зрощуванні двох блоків у кристалі: а - вихідний стан блоків; б - поява дислокації на межі зрощування блоків

Гвинтові дислокації

Поняття про гвинтові дислокації в кристалі було введено Бюргесом у 1939 р. Гвинтова дислокація - це така недосконалість кристалічної решітки, коли закономірне чергування площин у кристалі порушено так, що жодна з них не закінчується в ньому, а самі площини з'єднуються між собою, утворюючи в кристалі одну гвинтоподібну викривлену атомну площину (рис. 2.14, в).

Утворення гвинтової дислокації в кристалі можна уявити як наслідок змі-щення частини кристала на один параметр кристалічної ґратки зверху вниз паралельно площині уявного надрізу ABCD у кристалі (рис. 2.18). Вісь дисло-кації AB у цьому випадку паралельна напрямку зсуву (рис. 2.18), а не перпе-ндикулярна, як у разі крайової дислокації (рис 2.15). При кожному перемі-щенні навколо осі дислокації через 180° розміщується практично непорушена ділянка кристалічної решітки (рис. 2.14, в), а через 360° здійснюється положення на один крок гвинта, якій дорівнює міжплощинній відстані в кристалі ( рис. 2.14, в). Навколо осі гвинтової дислокації розміщується ділянка найбільшого викривлення кристалічної ґратки, яка досягає декількох міжатомних, відстаней і називається ядром дислокації. Тобто і крайова, і гвинтова диспокації викривляють навколо себе певний об'єм кристалічної решітки й тому! належність до лінійних дефектів дещо умовна.

При переміщенні дислокацій в об'ємі кристала вони можуть взаємодіяти одна з одною і якщо в цьому випадку знаки дислокацій протилежні, то відбувається анігіляція їх з утворенням ряду точкових дефектів типу вакансій атомів між вузлами (рис. 2.19).

Крім взаємодії одна з одною, дислокації також взаємодіють з точковими дефектами. Взаємодія дислокацій з вакансіями призводить до утворення: кристалі об'ємних дефектів типу мікропорожним, а з домішковим атомом -ft гальмування переміщення в кристалі.

Інші типи дислокацій, наявні у кристалах, можуть бути уявлені як певні сукупність крайової та гвинтової дислокацій.

Рис. 2.18. Схема утворення гвинтової дислокації в кристалі

Рис. 2.19. Взаємодія двох крайових дислокацій при їх русі в кристалі (а) з утво-ренням точкових дефектів (б)

2.9. Інші типи дефектів

Крім атомних дефектів, причиною викривлення кристалічної решітки можуть бути й інші типи дефектів, які суттєво відрізняються за своєю природок від атомних. Серед останніх у першу чергу слід назвати фононні та електронні елементарні збудження, які взаємодіючи з кристалічною решіткою викликають її викривлення.

Фонон, котрий належить до енергетичних дефектів, є квантом енергії пружних коливань кристалічної решітки, якому відповідає хвиля зміщені атомів з положення рівноваги. Енергія фонона становить: Е = h, де частота коливання атомів.

Фонон можна розглядати як -квазічастинку, здатну взаємодіяти одна з од ною, а також з атомами та дефектами кристалічної решітки (вакансіями, дислокаціями, границями кристала) або з електронами провідності. Викривлення структури кристала викликають також елементарні збудження електронного типу - екситони і полярони.

Електрони - це нейтральне електронне збудження в кристалах діелектриків чи напівпровідників, при якому електрон збуджується до рівня, енергія котрого нижча від енергії іонізації речовини. Екситон можна розглядати як квазічастинку, що складається із збудженого електрона провідності та дірки, з’єднаних між собою кулонівськими силами. Міграція екситону в кристалі за рахунок переміщення пари електрон-дірка не супроводжується перенесенням заряду і маси. Тобто екситон переміщується у вигляді хвиль.

Полярон утворюється при взаємодії електрона провідності, що рухається в потенціальній ямі 3 фононом. Полярон у кристалі рухається як єдина квазічастинка і є носієм заряду. Маса полярону більша за масу електрона.

1.2. Види нестехіометричних сполук

Просте бінарне з'єднання MX буде нестехіометричним (тобто його склад не буде точно виражений формулою А\Х), якщо

а) є катіонні вакансії в гратах, але немає аніонних вакансії (мал. 3.12, а);

б) є аніонні вакансії в гратах, але немає катіонні вакансій (мал. 3.12, би);

в) катіони займають проміжні положення в гратах (мал. 3.12, в);

г) аніони займають проміжні положення в гратах (мал. 3.12,г).

Кристал повинен бути в цілому електронейтральним, і тому, якщо має місце недолік катіонів, деякі з катіонів грат повинні прийняти більш високі позитивні заряди. Подібним же чином надлишок іонів металу в гратах повинен спричинити за собою присутність вільних електронів. В кожному випадку виникнення пестехіометрії пов'язано із змінами електронних властивостей кристала і звичайно їх можна легко спостерігати експериментально.

Захоплені електрони в кристалах типу (б) і (в) можуть стати «квазівільними» в гратах шляхом поглинання енергії, тобто електрони віддаляються від свого найближчого оточення і