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词条 弗伦克尔缺陷
释义

简介

弗伦克尔缺陷是指原子离开其平衡位置而进入附近的间隙位置,在原来的位置上留下空位所形成的缺陷。其特点是填隙原子与空位总是成对出现。

弗伦克尔缺陷是非理想晶体的常见现象,在固体物理的研究中有重要意义。在通常的教学参考资料中,这个问题都是用统计热力学的方法处理的。按照统计物理学,最一般的处理方法应该是系综理论。达到平衡时孤立系统服从微正则分布,封闭系统服从正则分布,开放系统服从巨正则分布。根据系统与外界的关系,我们可以利用不同的分布函数来研究非理想晶体的弗伦克尔缺陷问题。同弗伦克耳

物理模型

N个原子有规则地排列形成一个理想晶体。如果其中的原子脱离晶体的晶格位置而跑到晶格的空隙(填隙位置)中,原来的理想晶体就出现了缺陷,这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。通常原子能够占有的填隙位置的数目N’与晶格位置数N具有同样数量级,可以假定N’=qN,其中q~1为比例系数。为了简单起见,设一个原子从晶格位置移到填隙位置所需要的能量为常数u。在上述简化的非理想晶体模型下,较容易研究晶体中弗伦克尔缺陷的数目n与温度T的关系。

结论

上面我们用三种不同的统计系综方法计算了非理想晶体中弗伦克尔缺陷的数目与温度T的关系,发现算出的缺陷数完全相同。这表明在晶体的热力学问题上这些方法是完全等价的。从原则上来说,这三种分布描述的是三种不同系统的统计分布规律;但是在实际上,只要系统本身足够大,一般涨落并不显示出宏观效应。因此在实际计算中,把一个系统看成遵从哪个分布差别是不大的

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更新时间:2025/2/5 21:59:37