4 1 sai sót cấu trúc

SAI SÓT TRONG CẤU TRÚC CHẤT RẮN TINH THỂ THỰC Thực tế hay tinh thể thực: Không có tinh thể hồn thiện Nhiều vật liệu có tính chất ứng dụng nhờ tạp chất (hợp kim, bán dẫn, lazer…) CÁC LOẠI SAI LỆCH HAY SAI SĨT • Nút trống ngun tử • Ngun tử xen kẽ • Nguyên tử thay • Lệch mạng • Biên hạt Sai sót khối Sai sót điểm 1-2 atoms Sai sót đường 1-dimensional Sai sót mặt 2-dimensional SAI SĨT ĐIỂM TRONG KIM LOẠI • Ơ TRỐNG: Vacancy distortion of planes • XEN GIỮA MẠNG: self-interstitial distortion of planes XEN GIỮA MẠNG  In metals, a self interstitial introduces relatively large distortions (strain) in the surrounding lattice since the atom is substantially larger than the interstitial site SAI SĨT ĐIỂM TRONG CERAMIC • Ơ trống vị trí cation anion Cation Interstitial Cation Vacancy Anion Vacancy Adapted from Fig 5.2, Callister & Rethwisch 3e (Fig 5.2 is from W.G Moffatt, G.W Pearsall, and J Wulff, The Structure and Properties of Materials, Vol 1, Structure, John Wiley and Sons, Inc., p 78.) SAI SÓT FRENKEL VÀ SCHOTTKY • Sai sót Frenkel Để cân điện tích, ln có cặp lỗ trống cation cation xen vào nút mạng Hay cation chuyển vào nút mạng • Sai sót Schottky Để mạng cân điện tích, chuyển cation anion, tạo hai ô trống Schottky Defect Frenkel Defect Adapted from Fig 5.3, Callister & Rethwisch 3e (Fig 5.3 is from W.G Moffatt, G.W Pearsall, and J Wulff, The Structure and Properties of Materials, Vol 1, Structure, John Wiley and Sons, Inc., p 78.) CÂN BẰNG NỒNG ĐỘ SAI SĨT ĐIỂM • Nồng độ lỗ trống biến đổi theo nhiệt độ T≠0 Năng lượng hoạt hóa– energy required for formation of vacancy Số lỗ trống Số nút mạng  Q  Nv  exp   v    kT  N Nhiệt độ Hằng số Boltzmann -23 (1.38 x 10 J/atom-K) -5 (8.62 x 10 eV/atom-K) Each lattice site is a potential vacancy site T≠0K NV ≠ XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA  Q  Nv v     = exp  N kT  • Qv từ thực nghiệm • Đo T Nv • Replot it Nv ln N Số mũ T Nồng độ sai sót Nv N Độ nghiêng -Qv /k 1/T TÍNH NỒNG ĐỘ SAI SĨT • Ex 5.1: xác định nồng độ sai sót m3 Cu 1000C • Biết:  = 8.4 g/cm3 A Cu = 63.5 g/mol Qv = 0.9 eV/atom NA = 6.02 x 1023 atoms/mol 0.9 eV/atom  Q  Nv   -4  v   N exp = 2.7 x 10  kT  NA For m , N =  x A Cu 1273 K 8.62 x 10-5 eV/atom-K x m3 = 8.0 x 1028 sites • Đáp số: 10 Nv = (2.7 x 10 )(8.0 x 10 ) sites = 2.2 x 10 vacancies -4 28 25