弗侖克爾對

弗侖克爾對是指晶體中一個點陣空位和一個填隙原子組成的缺陷系統。弗侖克爾缺陷是成為間隙原子（或離子），並在其原先占據的格點處留下一個空位（晶格空位），這樣的晶格空位-間隙缺陷對就稱為弗侖克爾缺陷。

基本介紹

• 中文名：弗侖克爾對
• 外文名：Frenkel defect或Frenkel disorder
• 定義：晶體中占據格點的原子離開格點
• 來歷：蘇聯雅科夫·弗侖克爾而得名

定義

弗侖克爾對是指晶體中一個點陣空位和一個填隙原子組成的缺陷系統。在形成熱缺陷時，晶體中具有足夠高能量的原(離)子離開其平衡位置，擠人晶體中的間隙位置，造成微小的局部品格畸變，成為所謂填隙原子，而在其原來的位置上形成空位，這種缺陷稱為弗侖克爾缺陷。這種填隙原子是晶體本身所具有的，所以又稱為自填隙原子，以區別於雜質原子。弗侖克爾缺陷的特點是填隙原子或離子與晶格結點空位成對出現，晶體內局部晶格畸變，但總體積不發生可觀察到的改變。

性質

在純鹵化銀晶體中弗侖克爾對占優勢；而在金屬和鹼金屬鹵化物中則是肖脫基缺陷（單個點陣空位）占優勢。產生缺陷的方式要保持化學計量的電中性，因此在離子晶體的陰離子亞點陣和陽離子亞點陣上都能出現弗侖克爾對。點陣空位與填隙離子的有效電荷相反。

這些擠入晶格間隙的原子，從能量狀態來分析，比處在點陣結點平衡位置上穩定態的原子能量要高，這種情況有點類似於介穩態情況。所以，當弗侖克爾缺陷程度增加時，結構的能量增加，同時熵（結構無規度）也增加。在較高的溫度下，熵值較高的．形式對於達到熱力學穩定性所需要的極小自由能是有利的。從動力學角度分析，原子一旦進入間隙位置，要離開這個新的位置需要克服周圍原子對它束縛所造成的勢壘。由於熱起伏，填隙原子可能再獲得足夠的動能，返回原來穩定態的平衡位置，或者與其鄰近的另一空位締合，也可能躍遷到其他間隙中去。缺陷的產生和複合是一種動態平衡過程，即在一定的溫度下，對一定的材料來說，弗侖克爾缺陷的數目是一定的，並且是無規則且統計均勻地分布在整個晶體中。

涉及因素

由於空位和填隙離子的生成要涉及到周圍離子的相互作用和弛豫，所以弗侖克爾對生成能的計算十分繁複。

相關概念

缺陷

在實際晶體中，原子的排列常常會同理想的規則排列相偏離，這種偏離稱為晶體的缺陷。發生在一個或幾個點陣常數的線度範圍內的缺陷，稱為點缺陷；發生在一條線的周圍近鄰的缺陷，稱為線缺陷；發生在一個面附近的缺陷，稱為面缺陷。

肖特基缺陷

是晶體中的一種點缺陷。體內原子由於熱運動轉移到晶體表面，而在體內留下了一個空位，這樣的點缺陷稱為肖特基缺陷。

位錯

晶體內部的一種線缺陷。有刀位錯和螺位錯兩種基本類型。位錯是決定品體機械性能的重要因素。晶體的範性形變(即永久性的形變)主要依靠位錯的移動而發生，因此如果設法減少位錯或者阻止位錯運動(例如在鐵中加入碳的徹粒阻塞位錯運動)，就可以提高晶體的硬度。位錯對晶體生長及晶體的其他性質都有十分重要的影響。

層錯

晶體中的一種面缺陷。常在晶體的外延生長，或經高溫氧化後產生。如果在正常情況下，晶體按ABC次序排列，由於某種原因生長時少了一層。這時平面附近晶體周期性發生破壞，產生面缺陷，這稱為層錯。層錯會增加半導體器件的反向漏電，是一種有害缺陷。