Wpływ warunków wygrzewania na strukturę defektowÄ krzemu ...

pierścieniowa będąca uogólnionym przypadkiem mechanizmu wymiany. W procesie tym,tj. zamiany swych położeń, uczestniczą trzy lub cztery atomy. Należy jednak podkreślić,że mechanizmy wymiany nie odgrywają znaczącej roli w procesach dyfuzji w krysztale,gdyż w strukturach rzeczywistych zawsze występują defekty punktowe, dzięki którymruch atomów w sieci jest energetycznie łatwiejszy i korzystniejszy. Najprostszym i najczęściej spotykanym w kryształach mechanizmem dyfuzji jestmechanizm wakancyjny. Proces ten polega na kolejnych przeskokach atomu lub jonuz węzła sieci do sąsiedniej luki (wakancji). Zatem warunkiem, który musi być spełniony,jest występowanie luki w sąsiedztwie danego atomu. W przypadku tego mechanizmu,należy rozpatrywać zarówno ruch dyfuzyjny atomu/jonu, jak i dyfuzję luk. Pewnąodmianą mechanizmu wakancyjnego jest mechanizm relaksacyjny, polegający na tym,że otaczające wakancję atomy ulegają przesunięciom w jej kierunku, przy czym powstałew wyniku tego procesu zaburzenie sieci krystalicznej rozciąga się na odległość rzędukilku parametrów sieciowych. W powstałym obszarze atomy mogą dyfundowaćw wyniku bezładnych ruchów termicznych. Jeśli dominującymi defektami struktury krystalicznej są atomy lub jony w pozycjachmiędzywęzłowych wówczas możemy mieć do czynienia z dwoma rodzajami dyfuzji,z czego pierwszy, tzw. prosty mechanizm międzywęzłowy polega po prostu na kolejnychprzeskokach atomu/jonu z jednej przestrzeni międzywęzłowej do drugiej. Jednak procesten wymaga znacznych deformacji sieci w momencie przeskoku atomu – strukturakryształu musi charakteryzować się „luźnym” rozmieszczeniem swych elementów, alboteż atomy międzywęzłowe muszą mieć znacznie mniejszą średnicę od atomów sieci, czylidotyczy to obcych domieszek. Gdy średnice atomów/jonów międzywęzłowych sąporównywalne ze średnicami atomów matrycy, wówczas dyfuzja zachodzi wedługmechanizmu międzywęzłowego z wypieraniem, który polega na tym, że atommiędzywęzłowy wypiera sąsiadujący atom z pozycji węzłowej do przestrzenimiędzywęzłowej, po czym zajmuje jego położenie węzłowe.Z opisanych powyżej podstawowych mechanizmów, dominującymi ze względuna korzystne warunki energetyczne są te, które korzystają z defektów struktury – wakancyjnei międzywęzłowe. Istnieje jeszcze kilka innych, skomplikowanych mechanizmów,związanych z liniowymi i powierzchniowymi defektami sieci krystalicznej. Przykładowo,dyslokacja krawędziowa wprowadza dodatkową międzypłaszczyznę, dzięki istnieniu którejpewien zespół atomów ulega przesunięciu ze swych położeń równowagowych i który możeprzemieszczać się w sieci krystalicznej wzdłuż krawędzi dyslokacji. Innym przykładem może- 17 -