ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ

N – количество атомов в кристалле;

n – количество дефектов.

Количество способов, которыми можно удалить n атомов из узлов кристаллической решётки, будет определяться такой величиной:

Если E – энергия образования дефекта, то энергия кристалла изменится на величину nE.

Изменение энтропии (мера беспорядка).

где  – изменение свободной энергии.

Система устойчива,  

Согласно формуле Стирлинга,

 – бездефектный кристалл т/д возможен лишь при абсолютном нуле. При всех других температурах реальное твёрдое тело будет иметь дефекты: в реальном кристалле возникают и исчезают вакансии.

В основном атомы обладают энергией, значительно меньшей энергии образования вакансий. Однако благодаря флуктуации энергии (случайного отклонения от равновесного распределения) в системе находятся атомы, способные образовать вакансии:

Количество вакансий очень сильно зависит от температуры. Для алюминия:

при T = 300 K – на 1012 атомов 1 вакансия;

при Тплавл = 660  – на 1000 атомов 1 вакансия.

Атомы внедрения – избыточные атомы, проникающие в решётку, но не занимающие её узлов. Сторонние атомы внедрения называются примесями.

 дефект по Шоттки

дефект по Френкелю (вакансия + атом внедрения)

Энергия образования атомов внедрения  3-5 эВ.

 где величина z – небольшое целое число, характеризующее число междоузлий возле атомов.

Внедрённая примесь возникает в результате проникновения посторонних атомов в междоузлие кристаллической решётки. Проникновение примесей особенно характерно при небольших размерах атомов, напр., O2, H2.

Образование точечных дефектов.

1. Нагрев до высокой температуры и резкое охлаждение – закалка.

2. Механическая деформация.

3. Облучение.