Дефекты в кристаллах

д.ф.-м.н., профессор Б. Б. Страумал

Точечные дефекты
Вакансии. (Атомы внедрения межузельные атомы) Их образование и движение. Дефекты Френкеля и Шоттки. Реакции точечных дефектов, электронные свойства точечных дефектов. Комбинации атомных дефектов. Переход от точечных дефектов к одномерным, двумерным и трехмерным. Тетраэдры дефектов упаковки. Поры. Коалесценция пор, их роль в спекании.

Линейные дефекты
Дислокации. Краевые, винтовые и смешанные дислокации. Вектор Бюргерса. Энергия дислокации. Переползание и скольжение. Взаимодействие дислокаций между собой и с примесями. Пластическая деформация как результат движения дислокации. Процессы размножения дислокации, источники дислокации. Подвижность дислокации. Механизмы движения. Геометрические характеристики дислокации. Упругие поля дислокации. Дисклинации. Атомная структура ядер дислокации. Частичные дислокации и дефекты упаковки. Экспериментальные методы изучения дислокации. Особенности деформации моно- и поликристаллов. Влияние границ зерен на пластическую деформацию поликристаллов. Малоугловые границы зерен. Стенки (сетки) решеточных дислокаций. Влияние дислокации на физические свойства кристаллов (электрические, оптические, тепловые). Переход от одномерных дефектов к двумерным и трехмерным.

Двумерные дефекты
Внешние поверхности. Огранение - потеря огранки внешних поверхностей с изменением температуры. Метод диаграмм Вульфа. Связь с барьером Пайерлса (огранка в металлах, полупроводниках, диэлектриках). Ребра первого и второго рода между гранями и неограненными поверхностями. Модели Андреева и Покровского-Талапова. Критичекие точки на поверхностных фазовых диаграммах. Ребра первого рода между неограненными поверхностями. Реконструкция чистых поверхностей. Адсорбция на внешних поверностях (однослойная и многослойная). Формирование двумерных фаз в адсорбированных слоях. Полное, неполное, квазинеполное смачивание внешних поверхностей. Переходы от неполного смачивания к полному с изменением температуры. Связь полного смачивания с многослойной адсорбцией. Методы исследования внешних поверхностей
Внутренние границы раздела. Вспомогательные решетки: решетка совпадающих узлов, полная решетка наложений, решетка зернограничных сдвигов, 0-решетка. Идеальные и неидеальные решетки. Малоугловые и высокоугловые (большеугловые) границы зерен. Стенки (сетки) решеточных дислокаций. Слияние ядер решеточных дислокаций. Зернограничные дислокации. Собственные и внедренные зернограничные дислокации. Вектор Бюргерса зернограничных дислокаций. Скольжение и переползание зернограничных дислокаций. Эпитаксия и дислокации несоотвествия на межфазных граниуах. Диссоциация решеточных дислокация на зернограничные. Равновесные и неравновесные границы зерен. Огранение - потеря огранки границ зерен с изменением температуры. Отличие от огранения - потери огранки внешних поверхностей. Применение метода Вульфа, моделей Андреева и Покровского-Талапова. Переходы "специальная граница - граница общего типа", их связь с огранением - потерей огранки. Отличие зернограничных превращений в металлах с идеальной и неидеальной решетками. Превращение ребер первого рода между гранями и неограненными границами в ребра между двумя неограненными границами. Внутренние границы раздела в двух- и многокомпонентных системах. Адсорбция на границах зерен и межфазных границах (однослойная и многослойная). Полное, неполное, квазинеполное смачивание границ раздела. Переходы от неполного смачивания к полному с изменением температуры. Связь полного смачивания с многослойной адсорбцией. Смачивание второй твердой фазой, отличия от смачивания расплавом. Тонкие слои зернограничных фаз в твердых растворах. Переходы смачивания первого и второго рода. Переход от двумерных дефектов к трехмерным.

Диффузия. Термодинамика диффузии в одно- и многокомпонентных системах. Кинетика диффузии атомов в твердых телах. Фазовые превращения, контролируемые диффузией: кристаллизация, упорядочение и распад твердых растворов. Превращения, контролируемые химическими реакциями на поверхности раздела.