Кіріспе
Кристалл тордағы нүктелік ақаудың түрі – Шотки ақаулары. Бұл Уолтер Х. Шотки есімімен аталған нүктелік ақауларға алып келетін кристалл тордағы атомдық орындардың қоздырылуы. Иондық кристалдарда бұл ақау қарама-қарсы зарядталған иондар өздерінің торлық орындарынан шығып, мысалы, бетке орналасқанда пайда болады, нәтижесінде қарама-қарсы зарядталған бос орындар түзіледі. Бұл бос орындар стехиометриялық пропорцияда пайда болып, иондық қатты денедегі жалпы зарядтың тепе-теңдігін сақтайды.
A Schottky defect is an excitation of the site occupations in a crystal lattice leading to point defects named after Walter H. Schottky. In ionic crystals, this defect forms when oppositely charged ions leave their lattice sites and become incorporated for instance at the surface, creating oppositely charged vacancies. These vacancies are formed in stoichiometric units, to maintain an overall neutral charge in the ionic solid.
Анықтама
Шотки ақаулары стехиометриялық қатынаста бос аниондық және катиондық орындардан тұрады. А−B+ типіндегі қарапайым иондық кристалл үшін Шотки ақауы бір анион бос орнынан (A) және бір катион бос орнынан (B) немесе Крьогер-Винк нотациясы бойынша v + v құралады. AxBy формуласына ие жалпы кристалл үшін Шотки кластері A-ның x бос орнынан және B-ның y бос орнынан түзіледі, осылайша жалпы стехиометрия және зарядтық тепе-теңдік сақталады. Теориялық тұрғыдан алғанда, Шотки ақауы кристалл бір элементар жасушаға дейін кеңейтілген кезде пайда болады, бұл жасушадағы бұрынғы бос орындар кристалл ішінде диффузия арқылы шыққан атомдармен толтырылады, осылайша кристалда бос орындар пайда болады. Шотки ақаулары ең көп кездесетін жағдай – материалды құрайтын катиондар мен аниондардың мөлшерінің айырмашылығы шағын болған кезде.
Түйілген және сұйылтылған ақаулар
Шотки ақауларын құрайтын бос орындар қарама-қарсы зарядталған, сондықтан олар бір-бірін тартатын Кулон күшін сезінеді. Төмен температурада олар байланысқан кластерлерді құрауы мүмкін. Шотки ақаулығының кристалдық торға әсер ету дәрежесі температураға байланысты, және жоғары температурада катион бос орындарының маңында көптеген анион бос орындары да байқалуы мүмкін. Егер анион бос орындары катион бос орындарының жанында орналасса, бұл катионның энергиясын жылжуына кедергі келтіреді. Байланысқан кластерлер көбінесе жеке-жеке бос орындарға қарағанда аз жылдамдылыққа ие, себебі кластердің толық қозғалуы үшін бірнеше түрдің үйлесімді қозғалысы қажет. Бұл иондық өткізгіштер, қатты оксидтік отын жасушалары және ядролық отын сияқты көптеген функционалды керамикалар үшін маңызды салдарларға ие.
Мысалдар
Бұл типтегі ақаулар көбінесе жоғары иондық байланысқан қосылыстарда, күрделі координациялық қосылыстарда және қосылыс торларын құрайтын катиондар мен аниондардың өлшемдерінің айырмашылығы шамалы болғанда кездеседі. Шотки бұзылысы байқалатын әдеттегі тұздар – NaCl, KCl, KBr, CsCl және AgBr. Инженерлік қолданыстар үшін Шотки ақаулары флюорит құрылымы бар оксидтерде маңызды, мысалы CeO2, кубтық ZrO2, UO2, ThO2 және PuO2.
Тығыздыққа әсер ету
Көбінесе, бос орынның түзілу көлемі оң болады: ақаудың маңындағы кернеулерден туындаған кристалдық тордың қысқаруы, қосымша атомдық орындардың санынан туындаған кеңеюді толықтырмайды. Сондықтан, қатты кристалдың тығыздығы материалдың теориялық тығыздығынан төмен болады.