5.3. Дефекты в кристаллах

Правильное, бесконечно повторяющееся в пространстве расположение частиц в узлах кристаллической решетки практически не осуществляется в реальных кристаллах. Ограниченность кристалла в пространстве уже приводит к нарушению идеальной модели бесконечного кристалла. Кроме макроскопических границ, нарушающих периодичность решетки, имеются микроскопические нарушения периодичности, носящие общее название дефектов. В зависимости от степени локализации дефекты делятся на точечные и линейные (или дислокации). Точечные дефекты в свою очередь можно  разделить на примеси и собственные точечные дефекты. Примесные атомы, внедренные в кристаллическую решетку материала, оказывают влияние на его физические свойства. Это особенно заметно на примере полупроводниковых материалов. В дальнейшем мы подробно рассмотрим, как эти изменения используются для создания устройств полупроводниковой электроники.

Простейшими собственными дефектами являются: вакансия - отсутствие атома в узле кристаллической решетки и междуузельный атом, попавший между частицами кристаллической решетки из другой области кристалла (рис. 5.4а, б).

Точечные дефекты нарушают периодичность в решетке и приводят к местному искажению электрического поля в кристаллической структуре.

В отличие от точечных дефектов дислокации вызывают линейные нарушения кристаллической структуры, захватывающие сотни тысяч и даже миллионы частиц кристалла. К основным дислокациям относятся краевые, при которых одна из атомных плоскостей «обрывается» внутри кристалла (рис. 5.5а), и винтовые, при которых одна часть решетки смещена относительно другой параллельно линии дислокации (рис. 5.5б).

При деформациях краевые дислокации могут перемещаться в объеме кристалла, выходить на поверхность, взаимодействовать с другими дефектами решетки, что может существенно изменить механические свойства кристаллов.