Дефекты в кристаллах

Рассмотренные в § 71 идеальные кристал­лические структуры существуют лишь в очень малых объемах реальных кристал­лов, в которых всегда имеются отклонения от упорядоченного расположения частиц в узлах решетки, называемые дефектами кристаллической решетки. Дефектыделят­ся на макроскопические,возникающие в процессе образования и роста кристал­лов (например, трещины, поры, инородные макроскопические включения), и микро­скопические,обусловленные микроскопи­ческими отклонениями от периодичности. Микродефектыделятся на точечные и линейные.Точечные дефекты бывают трех типов: 1) вакансия— отсутствие ато­ма в узле кристаллической решетки (рис. 111, а); 2) междоузельный атом —атом, внедрившийся в междоузельное простран­ство (рис. 111, б); 3) примесный атом— атом примеси, либо замещающий атом основного вещества в кристаллической ре­шетке (примесь замещения,рис. 111, в), либо внедрившийся в междоузельное про­странство (примесь внедрения,рис. 111, б; только в междоузлии вместо атома основ­ного вещества располагается атом при­меси). Точечные дефекты нарушают лишь ближний порядок в кристаллах, не затра­гивая дальнего порядка,— в этом состоит их характерная особенность.

Линейные дефекты нарушают дальний порядок. Как следует из опытов, механиче­ские свойства кристаллов в значительной степени определяются дефектами особого вида — дислокациями. Дислокации- ли­нейные дефекты, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей.

Дислокации бывают краевые и винто­вые.Если одна из атомных плоскостей обрывается внутри кристалла, то край этой плоскости образует краевую дислока­цию (рис. 112, а). В случае винтовой дислокации (рис. 112, б) ни одна из атом­ных плоскостей внутри кристалла не обры­вается, а сами плоскости лишь приблизи­тельно параллельны и смыкаются друг с другом так, что фактически кристалл состоит из одной атомной плоскости, изо­гнутой по винтовой поверхности.

Плотность дислокаций(число дисло­каций, приходящихся на единицу площади поверхности кристалла) для совершенных монокристаллов составляет I0²— 10³ см^-2, для деформированных кристаллов -10¹⁰ —10¹² см^-2. Дислокации никогда не обрываются, они либо выходят на повер­хность, либо разветвляются, поэтому в ре­альном кристалле образуются плоские или пространственные сетки дислокаций. Дис­локации и их движение можно наблюдать с помощью электронного микроскопа, а также методом избирательного травле­ния — в местах выхода дислокации на по­верхность возникают ямки травления (ин-

тенсивное разрушение кристалла под дей­ствием реагента), «проявляющие» дисло­кации.

Наличие дефектов в кристаллической структуре влияет на свойства кристаллов, анализ которых проведем ниже.