AULA6

Prévia do material em texto

Defeitos 
 
Parte II 
 
Classificação 
 Defeitos pontuais: envolve átomos isolados e “localizados” no 
cristal 
 
 Defeitos lineares: envolve uma linha de átomos (discordância) 
 
Defeitos pontuais 
Vacância: criado pela ausência de um átomo A da rede (VA); 
Interstício: um átomo ocupa um sítio intersticial da rede (IA); 
Substitucional: um átomo C substitui um átomo A da rede (CA) 
 Antisítio: tipo especial de defeito substitucional 
 
 
 
A B 
A C 
A B 
substitucional 
antisítio 
Defeito Schottky: par de vacância de átomos A (VA+VA) 
Defeito Frenkel: vacância de átomo A + interstício de átomo A (VA-IA) 
VA 
VB 
IA VA 
B A 
Efeito 
Frenkel 
Efeito 
Schottky 
Importante! 
 
 Vacâncias e antisítios são defeitos intrínsecos ou nativos. Não 
há envolvimento de átomos externos. 
 
 Defeitos envolvendo átomos externos (impurezas) são 
denominados defeitos extrínsicos 
 
 Defeitos doadores: contribuem com elétrons livres para o cristal 
 
 Defeitos aceitadores: contribuem com buracos (removem 
elétrons livres) para o cristal 
 Defeitos pontuais podem afetar as propriedades eletrônicas, 
ópticas, magnéticas de um dado material 
 
 Exemplo: 
 Silício: quatro elétrons de valência 3s2 3p2 
 
Impurezas doadoras substitucionais ao silício: grupo-V: 5 elétros 
de valência 
Fósforo, Arsênio, Antimônio (3s2 3p3) 
 
 
 
Si 
Grupo-V 
 Exemplo: 
 Cristal de NaCl: uma impureza substitucional de Ca2+ (CaNa) 
força (via neutralidade de carga) a criação de vacâncias de Na+ 
 
 
 
Defeitos lineares 
Discordância de aresta 
Vetor de Burgers (b): vetor deslocamento necessário para 
completar uma trajetória fechada em torno do defeito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O vetor b representa a magnitude do defeito estrutural! 
 
Para a discordância de aresta o vetor b é perpendicular à linha de 
discordância 
Cristal perfeito cristal com discordância 
Discordância espiral 
O vetor b é paralelo à linha de discordância 
Discordância mista 
Defeitos planares 
Contorno gêmeo 
 (deformação e recozimento) 
Espelhamento 
Defeitos de superfície 
 
Imperfeição na superfície 
(coordenação, forças, etc...) 
átomo 
cristal 
Discordância de contorno de grão 
 
Junção de dois cristais de diferentes orientações ao longo de uma 
superfície planar 
 
Difusão no estado sólido 
 
Processos termicamente ativos 
 
Arrhenius 
 
 
 
q: energia de ativação/escala atômica; k: cte. de Boltzmann 
 
taxa: difusibidade dos elementos na liga metálica; 
deformação nos materiais estruturais; condutividade 
elétrica dos semicondutores; etc 
kTqCetaxa /−=
Para um átomo passar de um estado (A) para outro (B) deve 
vencer uma energia de ativação q 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A B 
Produção térmica de defeitos pontuais 
 
Concentração de defeitos 
 
 
 
 
 
Concentração de vacâncias 
kTE
sítios
defeitos defeitoCe
n
n /−=
kTE
sítios
V VCe
n
n /−=
Defeitos pontuais e difusão no 
estado sólido 
 
A migração atômica ocorre por um mecanismo de 
migração de vacâncias 
Antes Depois 
Migração atômica intersticial (aleatório) 
Interdifusão 
x
cDjx ∂
∂
−=
Primeira Lei de Fick 
 
Fluxo 
 
 
 
 
 
 
Gradiente de concentração 
D: coeficiente de difusão 
 
Difusão versus temperatura 
AV
RTQkTq
N
QqeDeDD === −− ;/0
/
0
	Slide Number 1
	Classificação
	Defeitos pontuais
	Slide Number 4
	Slide Number 5
	Slide Number 6
	Slide Number 7
	Slide Number 8
	Slide Number 9
	Slide Number 10
	Slide Number 11
	Slide Number 12
	Slide Number 13
	Slide Number 14
	Slide Number 15
	Slide Number 16
	Slide Number 17
	Slide Number 18
	Slide Number 19
	Slide Number 20
	Slide Number 21
	Slide Number 22
	Slide Number 23
	Slide Number 24
	Slide Number 25