дефекты упаковки

ДЕФЕКТЫ УПАКОВКИ - ошибки в порядке чередования плотноупакованных плоскостей кристалла. Атомные структуры ряда кристаллов можно представить в виде плотных шаровых упаковок. На рис. а представлен двумерный плотноупакованный слой шаров одинакового размера; второй такой слой можно расположить над первым двояко: шары укладываются в лунках типа В (упаковки типа AB)либо в лунках типа С (типа AC; рис., б). Третий слой можно расположить либо так, чтобы центры его шаров помещались над центрами шаров А, либо в лунках типа С. В первом случае получим двухслойную упаковку ABAB..., во втором - трёхслойную ABCABC... (4-й слой располагается над 2-м либо над 1-м и т. д.). Первый тип упаковки реализуется в гексагональных плотноупакованных (ГПУ) структурах (Mg, Zn,-Со), второй - в кубич. металлах (Ag, Au, -Со) с гранецентрир. решёткой (ГЦК), а также в полупроводниках (Ge, Si, GaAs, PbS и т. д.).

Рис. а - плотнейшая упаковка шаров в плоском слое, А - центр шара; б - два плотноупакованных слоя шаров (AC).

В идеальных кристаллах все плотноупакованные слои (плоскости) расположены в строгом порядке, образуя периодич. последовательности. Однако в реальных кристаллах часто (особенно при пластич. деформации, фазовых переходах или в процессе роста) возникают ошибки в расположении слоев, напр. вместо последовательности ABCABC... может образоватьея последовательность ABCBCABC...; здесь из периодич. структуры удалена одна из плоскостей типа А, такой дефект наз. Д. у. вычитания. Обратный случай, когда в последовательность плоскостей вставляется лишняя плоскость, называется Д. у. внедрения или двойным Д. у. (можно считать, что изъято две плоскости). В гексагональной двухслойной упаковке простой Д. у. выглядит как , двойной Д. у.- как Д. у. могут образоваться в результате неоднородного распределения вакансий (Д. у. вычитания) либо межузелъных атомов (Д. у. внедрения). В этих случаях Д. у. не выходят на боковую поверхность кристалла, а обрываются внутри его. При этом края Д. у. образуют линейные дефекты ,наз. частичными дислокациями. Д. у. вычитания может образоваться и при сдвиге одной части кристалла (напр., верхней) относительно нижней. Действительно, если все атомы (типа В) верх. слоя (и всех вышележащих) сместятся в положение С, то вместо последовательности ABCABC ABC... получим (при перемещении слоя В в положение С расположенные на нём слои также перемещаются: С - -А; А - - В). Для получения двойного Д. у. необходимо произвести 2 последоват. сдвига:

Так образуются Д. у. в процессе пластич. деформации и при фазовых превращениях.

При образовании Д. у. в кристаллах как бы возникают области не свойственной им структуры. Так, в случае Д. у. вычитания в кубич. кристалле оказываются 4 слоя (BCBC), уложенных по закону гексагональной упаковки. Это приводит к увеличению энергии кристалла на небольшую величину, наз. энергиейД. у. Очевидно, что чем меньше энергия Д. у., тем больше вероятность их образования (табл.).

Д. у. тесно связаны с двойникованием кристалла. Так, если Д. у. образуются между каждой парой плоскостей в одной из половин ГЦК-кристалла, то это эквивалентно образованию пары двойников с плоскостью двойникования, проходящей, напр., по слою С: . Простой Д. у. вычитания можно рассматривать как пару параллельных и прилегающих плоскостей двойникования , представляющих собой двойниковую прослойку мин. толщины. Д. у. дают на электронных микрофотографиях характерный контраст в виде чётких прямолинейных полос (если они нормальны к поверхности фольги) либо в виде светлых (Д. у. вычитания) или тёмных (Д. у. внедрения) пятен.

Лит.: Рид В., Дислокация в кристаллах, пер. с англ., M., 1957; Ван Бюрен, Дефекты в кристаллах, пер. с англ., M., 1962; Фридель Ж., Дислокации, пер. с англ., M., 1967; Современная кристаллография, под ред. Б. К. Вайнштейна, т. 2, M., 1979, гл. 5. С. А. Семилетов.

   <<      Предметный указатель      >>