la lacune - HAL

564
[1] GUINIER (039B.) et FOURNET (G.), Small angle scattering
of X rays, Wiley, 1955.
[2] VON LAUE, Ann. Physik, 1918, 56, 497.
[3] CHIPMAN (D. R.), Rev. Sc. Instr.,1956, 27,164.
[4] WRIGHT (E.. H.) et WILLEY (L. A.), Aluminium binary
diagrams, Technical Paper n° 15, Aluminium Company
of America.
LE JOURNAL DE PIIYSIQUC
BIBLIOGRAPHIE
[5] GRAF (R.), C. R. Acad. Sc., 1958, 246, 1544.
[6] JOHNSTON (W. G.), J. Appl. Phys., 1962, 33, 2050.
[7] LAMBERT (M.), Thèse, Paris, 1958.
[8] LEVELUT (A. M.), LAMBERT (M.) et GUINIER (A.), C. R.
Acad. Sc., 1962, 255, 319.
CINÉTIQUE DE GUÉRISON DES DÉFAUTS DIÉLECTRIQUES DE LiF
Par JACQUELINE PETIAU,
Laboratoire de Minéralogie-Cristallographie.
Faculté des Sciences de Paris.
Résumé. 2014 Des cristaux de LiF chauffés et refroidis brusquement présentent
un domaine de
relaxation diélectrique attribué aux complexes dipolaires formés par l’association d’une lacune de
lithium et d’un cation d’impureté divalente. Par recuit, à une température inférieure à 250 °C ces
complexes dipolaires se transforment en un autre type de défauts qui ne donnent lieu à aucune dispersion
électrique entre 102 et 105 Hz.
Cette transformation présente une énergie d’activation de 0,75 eV et l’ordre de sa cinétique est
voisin de 3.
Abstract. 2014
crystals heated and then quenched present
TOME 24, JUILLET 1963,
LiF a domain of dielectric relaxation
which is attributed to dipolar complexes formed from the association of a lithium vacancy and a
divalent impurity cation. After annealing at a temperature below 250 °C, these dipolar
complexes are transformed in another type of defect wich does not give rise to any electric dispersion
between 102 and 105 cycles/s.
The activation energy of this transformation is 0.75 eV and its order is in the neighbourhood
of 3.
Lorsque des cristaux de I,iF sont trempés à
partir d’une température supérieure à 150 OC, il
apparait un domaine de relaxation diélectrique
attribué aux complexes dipolaires formés par l’association,
dans deux sîtes cationiques voisins, d’une
lacune de lithium et d’un cation d’impureté divalente,
essentiellement Mg++ [1]. L’amplitude de
l’absorption diélectrique décroît au cours du temps
après la trempe sans qu’apparaisse
de nouveau
domaine de relaxation entre 50 Hz et 100 kHz. Le
complexe dipolaire Mg++ Li se transforme
donc, par recuit, en un autre type de défauts,
vraisemblablement non dipolaire.
Nous avons étudié la cinétique
de cette transfor-
mation de la façon suivante : le cristal est chauffé
à 300 °C et refroidi rapidement jusqu’à la tempé-
rature à laquelle nous voulons réaliser le recuit.
Il est maintenu à cette température dans la cellule
où nous suivons, au cours du temps, la variation
de la dispersion électrique et de la conductivité en
courant continu.
Chaque point d’une courbe de cinétique est
obtenu en mesurant la partie imaginaire s" de la
constante diélectrique pour diverses fréquences du
champ électrique appliqué et en traçant le,spectre
e," = f(v). La concentration en défauts dipolaires
se déduit de la valeur de E" au centre du spectre de
relaxation par une expression qui résulte des calculs
de Lidiard [2] :
eo = constante diélectrique du vide ;
k = constante de Boltzmann ;
T = température absolue ;
p = moment dipolaire-du complexe en supposant
la lacune Li+ et le cation divalent en
position de plus proches voisins.
Un chauffage de vingt minutes à 300 OC suffit
pour créer le nombre maximum de complexes dipolaires
disponibles dans un échantillon donné. Ce
nombre peut atteindre un dipôle pour 104 atomes
de lithium et est du même ordre que la concentration
totale présumée en magnésium des échantillons
étudiés.
Les courbes qui décrivent les cinétiques de recuit
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01963002407056401

éalisées à 55 °C pour différentes concentrations
initiales en complexes dipolaires
se déduisent les
unes des autres par des translations parallèles à
l’axe des temps ( fig. 1). On peut donc définir un
ordre n pour la transformation. Ce calcul donne
n ~ 3. L’ordre calculé le long d’une seule courbe
est aussi constant et voisin de 3 au début de la
cinétique pour H 0,4 à 55 t’C
E0max
FIG. 1. -
Variation en fonction du temps écoulé après la
trempe, de la partie imaginaire e" de la constante diélectrique
au centre du pic de relaxation pour différentes
concentrations initiales en complexes dipolaires. Les recuits
sont réalisés à 55 OC.
E E maximum au temps t
E0 E maximum aussitôt après la trempe
Les expériences de recuit faites à cinq températures
entre 55 et 110 OC, pour des concentrations
la trans-
initiales égales en dipôles, montrent que
formation semble conduire à un équilibre entre
défauts dipolaires et non dipolaires (fig. 2). Il n’est
pas possible de réaliser des trempes ayant exactement
la même efficacité en production de dipôles,
mais nous nous ramenons à des concentrations
initiales égales en déplaçant légèrement l’instant 0
de la cinétique.
Dans la région où les courbes sont parallèles et
où l’existence d’un équilibre n’intervient donc pas,
on peut calculer l’énergie d’activation de la transformation
dipôles ~ défauts non dipolaires. Sa
FIG. 2. -
Variation
565
en fonction du temps de la partie
imaginaire de la constante diélectrique .au centre du pic
de relaxation à cinq températures comprises entre 55
et 105 °C. Les cinq recuits sont réalisés pour une même
concentration initiale en complexes dipolaires correspondant
à un dipôle pour 1,7 X 104 ions lithium dans le
cristal.
Comparaison de la cinétique de guérison des
pertes diélectriques et de la diminution simultanée de la
conductivité électrique en courant continu au cours d’un
même recuit.
FIG. 3. -

, aux
566
valeur est 0,75 ± 0,05 eV. On peut la comparer
énergies d’activation connues des mouvements
de défauts dans LiF : l’énergie associée au déplacement
des lacunes Li+ est 0,65 eV et l’énergie
de liaison de ,Li+ au cation divalent est 0,70 eV.
J. S. Dryden [3] a observé une guérison iden-
tique des défauts dipolaires dans NaCI et dans KCI.
Il en a conclu qu’au cours du recuit, les cations
divalents d’impuretés
et les lacunes de cations
s’associent en groupements plus gros que les paires
dipolaires.
Nous avons mesuré, en même temps que la variation
des pertes diélectriques au cours du temps
après la trempe, la variation de la conductivité en
courant continu (fig. 3). Ces deux grandeurs varient
1] CURIEN (H.) et PETITJEAN (C.), C. R. Acad. Sc., 253,
254-256.
[2] LIDIARD (A. B.), Hand. Physik, 1957, 20, 312.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE
de f açon très semblable, sauf pendant la première
heure du recuit. Or, aux températures auxquelles
sont réalisés les recuits, la conductivité est due
essentiellement au déplacement des lacunes libres
Li+ qui proviennent
de la dissociation des
complexes. On admet en effet qu’il existe un équilibre
thermodynamique entre les paires dipolaires,
les cations divalents et les lacunes libres : complexe
Me + Li+ -> Mg+ + + Li+ .
La variation de la conductivité semble donc
prouver que, dans les défauts non dipolaires obte-
nus par recuit, les lacunes Li+ 1ne sont pas libérables
dans les mêmes conditions que dans les paires
dipolaires.
BIBLIOGRAPHIE
[3] COOK (J. S.) et DRYDEN (J. S.), Aust. Journal of Phys.,
1960, 13, 2 A, 260-264.
[4] DRYDEN (J. S.), International conference on crystal
- lattice
defects, Kyoto, 1962,
Comm. n° II C 6.
ÉTUDE DE DÉFAUTS DANS LE FLUORURE DE LITHIUM PAR LA MÉTHODE DE LANG
Par A. AUTHIER, C. MALGRANGE, et J. F. PETROFF,
Laboratoire de Minéralogie-Cristallographie, 1, rue V. Cousin, Paris-5e.
Résumé. 2014 On a observé par la méthode de Lang des lamelles de fluorure de lithium et étudié
des images en forme de doubles parenthèses. Elles sont dues en majorité à des défauts superficiels,
mais aussi à des amas de défauts ponctuels, situés dans l’intérieur du cristal.
Abstract. 2014
Thin
TOME 24, JUILLET 1963,
crystals of lithium fluoride have been studied by Lang’s method and paren-
thesis shaped figures have been observed. They are mostly due to surface defects, but some are
attributed to clusters of point defects inside the crystal.
Nous avons utilisé la méthode de Lang, rappelée
dans ce même colloque [1], pour étudier des la-
melles cristallines minces de fluorure de lithium
1 montre
(0,3 mm d’épaisseur environ). La figure
une vue d’ensemble des défauts d’un cristal, obtenue
de cette manière. On peut observer un réseau
fin de dislocations individuelles D, des sous-
joints J, des rayures superficielles R, et de petits.
défauts P dont les images sont des figures en forme
de doubles parenthèses. Ces deux parenthèses sont
parallèles à l’intersection du plan réflecteur avec
la face du cristal : elles « tournent )) lorsque l’on
change de plan réflecteur (fig. 2). Le contraste
reste sensiblement inchangé quel que soit le plan
réflecteur et l’on ne peut pas assigner de vecteur de
Burgers unique à ces défauts: ils ne sont pas formés
d’une simple dislocation. Les contraintes autour
de ces défauts affectent toutes les familles de plans
réticulaires. On sait en effet que le contraste d’une
image de dislocation dépend de l’angle entre le vecteur
de Burgers et le plan réflecteur. On observe un
effet analogue pour les rayures : leur contraste est
à la trace du
maximum lorsqu’elles sont parallèles
plan réflecteur (comparer le contraste de la rayure au
bis des trois figures 2 : il est très grand sur la
figure 2a, moyen sur la figure 2c, faible sur la
figure 2b). Cela se comprend intuitivement, car les
désorientations autour d’une rayure sont analogues
à celles créées autour d’une dislocation-coin.
Il est possible, en observant dans un stéréoscope