Kristal yapı kusurları

Kristal yapıların atom veya molekül dizilimlerinde görülen çeşitli kusurlar vardır. Bu kusurlar noktasal, çizgisel, düzlemsel ve hacimsel olmak üzere dört ana başlığa ayrılmaktadır.[1][2][3][4] Bu kusurların biçimi, boyutu, miktarı ve yeri maddenin özelliklerini direkt olarak etkilemektedir.[5]

Noktasal kusurları gösteren bir çizim.

Noktasal kusurlar

Uzaydaki herhangi bir boyutta uzanmayan, yalnızca bir atomda veya o atomun çevresinde oluşan kusurlardır. Bir atomun eksik olduğu boşluk kusuru, bir atomun fazla olduğu ara yer kusuru ve atom büyüklüklerinin farklı olması birer noktasal kusurdur.[6] İyonik kristal yapılarda zıt iyon çiftinin eksik olması Schottky kusuru, yer değiştirmiş iyonların olması ise Frenkel kusuru olarak adlandırılmaktadır.[6]

Çizgisel kusurlar

Sol tarafta kusursuz kristal yapılar görülmektedir. Sağ üstte kenar, sağ altta ise bu yapıların vida dislokasyonu geçirmiş hali yer almaktadır.

Dislokasyon olarak da adlandırılan çizgisel kusurlar, kristal yapıların atomsal dizilişlerinde bir çizgi boyunca görülen kusurlardır. Kenar ve vida dislokasyonu olmak üzere iki dislokasyon türünün yanında, bu iki türün bir arada görüldüğü karışık dislokasyonlar da vardır.[7]

Bir kristal yapıya, yarım bir atom düzleminin girmesi sonucu uygulanan basınçla birlikte, düzlemin ucundaki atomlar basıncın etkisiyle sıkışırken, düzlemin yan kısımlarındaki atomlar ise açılmaya zorlanırlar. Bu durumda minimum enerjili denge konumlarından ayrılan atomların potansiyel enerjileri artar. Bu düzensizliğin merkezi olan doğru, kenar dislokasyonu olarak adlandırılır.[7]

Kristal yapıdaki bir düzlem boyunca kısmen kayma şeklinde ötelenme sonucu gerçekleşen dislokasyonlara vida dislokasyonu denir. Vida dislokasyonu boyunca alt ve üst kısımlardaki atomlar denge konumlarından farklı bir konumda olduklarından birbirlerini tam olarak karşılayamazlar. Bu sebeple dislokasyon çizgisi boyunca artık kayna gerilmeleri bölgesi oluşur ve dolayısıyla potansiyel enerji artış gösterir.[8]

Düzlemsel kusurlar

Kristal yüzeyleri ile çok kristalli yapılardaki kristal bireyleri arasında, iki boyutlu kusurlar olan düzlemsel meydana gelir.[9] Düzlemsel kusurlar, yüzey kusurları ve tane sınırlarındaki kusurlar olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.

Bir kristal bireyinin yüzeyinde bulunan atomlar kusurludur ve bireyin içindeki atomlara göre farklılık gösterir. Enerjisi daha yüksek olan yüzey atomları, içerideki atomlara göre daha zayıf bağlıdır. Yüzey atomlarına eklenecek atomlar sonucunda yüzey enerjisi adı verilen bir enerji oluşur.[9]

Çok kristalli yapıları oluşturan kristal bireyleri arasında kusurlu bölgeler bulunmaktadır.[10]

Hacimsel kusurlar

Üç boyutlu bir bölgedeki atomların eksikliği sonucunda oluşurlar.

Kaynakça

• Onaran, Kâşif (2006). Malzeme Bilimi. Bilim Teknik Yayınevi. ISBN 975-540-017-6.

1. Ehrhart, P. (1991). "Properties and interactions of atomic defects in metals and alloys". Landolt-Börnstein, New Series III (İngilizce). Cilt 25. cilt. Springer, Berlin. ss. ss. 88. 3 Şubat 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2014.
2. Siegel, R. W. (1982). J.-I. Takamura (Ed.). "Atomic Defects and Diffusion in Metals" (PDF). Point Defects and Defect Interactions in Metals (İngilizce). Amsterdam. ss. ss. 783.
3. Crawford, J. H. ve Slifkin, L. M., (Ed.) (1975). Point Defects in Solids (İngilizce). New York: Plenum Press.
4. Watkins, G. D. (1997). Native defects and their interactions with impurities in silicon T. Diaz de la Rubia, S. Coffa, P. A. Stolk, ve C. S. Rafferty (Ed.). "Defects and Diffusion in Silicon Processing" (İngilizce). Cilt 469. cilt. Pittsburgh: MRS Symposium Proceedings, Materials Research Society. s. 139. ISBN 1-55899-373-8.
5. Onaran, Kâşif; ss. 44
6. Onaran, Kâşif; ss. 45
7. Onaran, Kâşif; ss. 46
8. Onaran, Kâşif; ss. 47
9. Onaran, Kâşif; ss. 48
10. Onaran, Kâşif; ss. 49