Skip to main content
Вся фізика

Дислокації і ріст кристалів

Фейнманівські лекції з фізики

Однією з найбільших загадок природи довгий час був процес росту кристалів. Ми вже описували, як атом, багаторазово приміряючись, може визначити, де йому краще — у кристалі чи назовні. Але звідси випливає, що кожен атом повинен знайти положення з найменшою енергією. Однак атом, що потрапив на нову поверхню, пов'язаний лише одним-двома зв'язками з нижніми атомами, і його енергія при цьому не дорівнює енергії того атома, який потрапив у кут, де він оточений атомами з трьох сторін. Уявімо кристал, що росте, як набір з кубиків (фіг. 30.15). Якщо ми поставимо новий кубик, скажімо, в положення A, він матиме лише одного з тих шести сусідів, якими він урешті-решт буде оточений. А раз бракує стількох зв'язків, то й енергія його не буде дуже низькою. Вигідніше положення B, де кристал уже має половину своєї частки зв'язків. І справді, кристали ростуть, приєднуючи нові атоми до ділянок типу B.
Але що станеться, коли даний ряд завершиться? Щоб почати новий ряд, атом повинен осісти, маючи зв'язок з двох сторін, а це знову ж таки малоймовірно. Навіть якщо він осяде, що станеться, коли весь шар буде завершено? Як міг би початися новий шар? Одна з можливих відповідей — кристал воліє рости по дислокації, наприклад по гвинтовій дислокації, на кшталт тієї, що показана на фіг. 30.14. У міру додавання кубиків до цього кристала завжди залишається місце, де можна отримати три зв'язки. Отже, кристал воліє рости із вбудованою всередину дислокацією. Ілюстрацією такого спірального росту є фотографія монокристала парафіну (фіг. 30.16).