Вакансия (дефект кристалла)

Вакансия, дефект по Шотки, дефект кристалла, представляющий собой отсутствие атома или иона в узле кристаллической решётки (рис. 1). В. имеются во всех кристаллах, как бы тщательно эти кристаллы ни выращивались. В реальном кристалле В. возникают и исчезают в результате теплового движения атомов. Механизм образования В. можно представить как выход атомов поверхностного слоя на поверхность с последующим переходом возникающих поверхностных «дырок» (рис. 2, а, б, в). При этом вместо связи с тремя соседними атомами остаётся только одна связь, а две другие разрываются. Следовательно, работа, необходимая для образования В., равна энергии двух связей.

  В. беспорядочно перемещаются в кристалле, обмениваясь местами с соседними атомами. Движение В. является главной причиной перемешивания (самодиффузии) атомов в кристалле, а также взаимной диффузии контактирующих кристаллов. Каждой температуре соответствует определённая равновесная концентрация В. Количество В. в кристаллах металлов вблизи температуры плавления достигает 1—2% от числа атомов. При комнатной температуре у алюминия одна В. приходится на 10¹² атомов, а у таких металлов, как серебро и медь, количество В. при комнатной температуре ещё меньше. Однако, несмотря на малую концентрацию, В. существенно влияют на физические свойства кристалла: понижают плотность, вызывают ионную проводимость и др. В. играют важную роль в процессах термообработки, отдыхе металлов, рекристаллизации металлов, спекании и др. процессах.

  Лит.: Уэрт Ч., Томсон P., Физика твёрдого тела, пер. с англ., М., 1966; Киттель Ч., Введение в физику твёрдого тела, пер. с англ., 2 изд., М., 1963.

Рис. 2. Схема механизма «растворения» в кристалле окружающей его «пустоты».

Рис. 1. Решётка кристалла с вакансией.