Структура кристаллов. Кристаллическая решетка. Индексы Миллера. Плотность упаковки. Координационное число, страница 8

При описании дислокации, контур Бюргерса выбирают так, чтобы край дислокации попал внутрь контура.

В этом случае контур Бюргерса окажется всегда незамкнутым. Вектор необходимый для замыкания контура Бюргерса  называется вектором Бюргерса. Чем меньше  , тем больше вероятность возникновения дислокации в данном направлении.

Для краевой дислокации  перпендикулярен плоскости скольжения, а для винтовой параллелен плоскости скольжения.

Могут возникать дислокации, для которых вектор Бюргерса расположен от 0 до 90 градусов к плоскости скольжения, т.е. дислокации могут представлять собой сложное сочетание краевой и винтовой.

Вектор Бюргерса является одним из векторов трансляции, т.е.  или через индексы Миллера: 

    

    

    

Куб:

Энергия дислокации.

Энергия дислокации – это работа, которая затрачивается на искажение решетки при образовании дислокации (разрыв связи + сдвиг плоскостей на вектор ).

 , где

- модуль сдвига, , - радиус ядра дислокации, - расстояние на которое распространяется упругая дислокация от дислокации. ; .

Дислокация является термодинамическим неравновесным дефектом при любой температуре. С ростом температуры, количество дислокаций убывает, т.е. при отжиге можно снизить количество дислокаций. Дислокация взаимодействия с точечными дефектами двумя способами: взаимодействуя с атомами дислокации, вакансии или междоузельные атомы могут исчезать либо реже могут появляться. Дислокация является местом локализации примесных атомов (облака Котрелла) , где

-концентрация по кристаллу, - энергия связи.

С понижением температуры вокруг дислокации будут образовываться зародыши 2-ой фазы.

Винтовая дислокация на порядок менее активна, чем краевая.

Движение дислокации.

1) Скольжение – это способ перемещения дислокации без перемещения атомов вещества. Скольжение происходит вдоль плоскости деформации без перемещения атомов.

2) Переползание – перемещение происходит в любом направлении, оно требует более высокой энергии (только при повышенных температурах). Поэтому механизму могут перемещаться как краевые, так и винтовые дислокации.

Образование и размножение дислокаций.

Дислокация образуется:

1)  при возникновении сдвиговых напряжений;

2)  в результате скопления вакансий (в этом случае дислокация является замкнутой);

3)  в местах скопления примесных атомов при воздействии на кристалл высоких энергий (дислокации Френкеля).

Размножение:

Источник Франка – Ридга:

Франка:

Определение концентраций дислокаций:

1)  Травление поверхности кристалла (по форме дислокации).

2)  Декорирование (в процессе роста кристалла  в него добавляется не более 1% ; серебро вследствие своей активности концентрируется на дислокации).

3)  Электронный микроскоп.

4)  Оптические методы (муар) – в результате интерференции.

Дислокации бывают также поверхностные (двумерные) и объемные (трехмерные).      Кристалл не может быть идеальным, т.к. любой реальный кристалл имеет ограниченные размеры и соответствует боковой поверхности. Любая боковая поверхность является дефектом. Любая поверхность характеризуется избытком энергии в силу  ненасыщенности всех связей частицы, т.е. энергетическая схема уровней для частиц, находящихся на поверхности отличается от распределения энергии для частицы внутри кристалла.

А)    - двойникование – дефект

Б)  малоугловые границы зерен.

Объемные дефекты бывают микроскопические и макроскопические. Макроскопические дефекты – это посторонние примеси либо зародыши посторонней фазы, присутствующие в кристалле.

Самый объемный дефект – тетра (4) вакансия (F-центр). Они интенсивно люминисцируют в широком диапазоне и называются центры краски.