Defecto de Schottky

Un defecto de Schottky es una vacante de un átomo ( ion ) en una red cristalina, uno de los tipos de defectos puntuales en los cristales , se diferencia de un defecto de Frenkel en que su formación no va acompañada de la aparición de un átomo intersticial (ion) [ 1] [2] . Nombrado en honor a V. Schottky , quien primero consideró los defectos de esta variedad [3] .

Cuando los cristales se calientan, la formación de defectos puede ocurrir debido al hecho de que los átomos individuales ubicados cerca de la superficie, como resultado del movimiento térmico, dejan el volumen en la superficie y la vacante resultante luego migra profundamente al cristal. Dado que la formación de defectos de Schottky aumenta el volumen del cristal, entonces, en consecuencia, la densidad del cristal disminuye.

La energía promedio de un átomo en un cristal es menor que la que necesita para superar la barrera de potencial y salir de la posición de equilibrio. Sin embargo, debido al movimiento térmico, siempre hay un cierto número de átomos con energía suficiente para abandonar los sitios de la red que ocupan. En otras palabras, se gasta energía en la formación de defectos de Schottky y hay un aumento en la energía interna del cristal . Por otro lado, la formación de defectos significa que hay un desorden en la disposición de los átomos y, en consecuencia, un aumento de la entropía del cristal . Como resultado, resulta que a una temperatura dada, la energía libre mínima $tu$ $S$ $T$

F=U-TS

se logra a una cierta concentración finita de defectos.

El número de defectos de Schottky , correspondiente a la temperatura del cristal , se puede estimar mediante la fórmula [4] $norte$ $T$

n\approx N\exp(-\Delta E/kT),

donde es el número de sitios en el cristal, es la energía requerida para remover un ion de un sitio en la red cristalina y es la constante de Boltzmann . $norte$ $\Delta E$ $k$

El cálculo muestra [2] que, por ejemplo, para el cobre , donde la energía de formación del defecto de Schottky del cobre es 1 eV , la concentración relativa de vacantes a una temperatura de 1000 K es ~ 10-5 . ${\ estilo de visualización n/N}$

Los defectos de Schottky generalmente prevalecen sobre los defectos de Frenkel en cristales compactos, donde la formación de átomos intersticiales es difícil y requiere una energía relativamente alta. En particular , dominan en cristales de haluros alcalinos puros. En estos, así como en otros cristales iónicos , la neutralidad eléctrica está asegurada por el hecho de que los defectos se forman en pares: junto con un ion vacante con un signo de carga dado, también surge un ion vacante con una carga de signo opuesto [4 ] .

Los defectos de Schottky pueden tener un efecto significativo en muchas propiedades de los cristales y procesos físicos en ellos (densidad, conductividad iónica, propiedades ópticas, fricción interna, etc.). Por lo tanto, las vacantes de aniones que han capturado un electrón forman centros de color que absorben selectivamente la radiación óptica en la región visible del espectro y, por lo tanto, cambian el color de los cristales.

Véase también

Notas

↑ Meyerovich A. E. Vacancy // Enciclopedia física / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Enciclopedia soviética , 1988. - T. 1 Efecto Aharonov-Bohm - Largas colas. - S. 235. - 704 pág. — 100.000 copias.
↑ 1 2 Pavlov P.V., Khokhlov A.F. Física del estado sólido. - M. : Escuela Superior, 2000. - 494 p. — ISBN 5-06-003770-3 .
↑ Biografía de V. Schottky (inglés)
↑ 1 2 Kittel C. Introducción a la física del estado sólido. - M. : Nauka, 1978. - 792 p.