Défaut Schottky vs Défaut Frenkel : différence et comparaison

Faits marquants

1. Composition du défaut: Les défauts Schottky et Frenkel sont des types de défauts ponctuels dans les cristaux. Un défaut de Schottky se produit lorsqu'une paire d'ions chargés de manière opposée quittent leurs sites de réseau, créant une lacune. Un défaut de Frenkel, également connu sous le nom de défaut de dislocation, se produit lorsqu'un ion quitte son site de réseau correct et se déplace vers un site interstitiel, créant une lacune et un interstitiel.
2. Effet sur la densité: Un défaut de Schottky implique la suppression d'une paire d'ions du réseau, diminuant ainsi la densité globale du cristal. Un défaut de Frenkel, cependant, n'implique pas l'élimination des ions, juste un réarrangement dans le cristal. Par conséquent, cela ne modifie pas la densité.
3. Commun dans des cristaux spécifiques: Les défauts Schottky se trouvent le plus souvent dans les cristaux avec un nombre de coordination élevé et des cations et anions de taille similaire, tels que les halogénures alcalins. Les défauts de Frenkel sont plus fréquents dans les cristaux où la différence de taille ionique est significative, car cela permet aux ions plus petits d'occuper facilement les sites interstitiels. Cela se voit dans les halogénures d’argent.

Qu'est-ce que le défaut de Schottky ?

Un défaut de Schottky est également connu sous le nom de défaut stoechiométrique. En effet, la composition chimique globale du cristal est la même quelles que soient les lacunes. C'est l'un des défauts ponctuels formés lorsqu'un nombre égal d'anions et de cations sont éliminés du réseau cristallin. Ces anions et cations manquants forment des espaces vides ou des lacunes à leurs positions.

Ceux-ci sont courants dans les composés hautement ioniques tels que les halogénures métalliques et alcalins. Le facteur affectant ou influençant ce défaut est la température élevée. NaCl, CsCl et KBr sont quelques exemples de défauts de Schottky.

Qu'est-ce que le défaut de Frenkel ?

Un défaut de Frenkel est également appelé défaut non stoechiométrique. En effet, la composition chimique globale du cristal s'écarte légèrement de sa composition réelle mais maintient la neutralité de charge du composé. C'est également l'un des défauts ponctuels que l'on trouve couramment dans les cristaux ioniques ou les matériaux semi-conducteurs. En outre, ils sont courants dans les matériaux présentant de grandes différences de tailles d'anions et de cations.

Il se forme lorsqu'un cation migre d'un site interstitiel et qu'un cation interstitiel se forme. Cela se produit à cause de la température élevée, ce qui entraîne une mobilité accrue des atomes du réseau cristallin. AgBr, Pbl2 et ZnS sont quelques exemples de défauts de Frenkel.

Différence entre le défaut de Schottky et le défaut de Frenkel

1. La nature du défaut de Schottky est également appelée défaut stoechiométrique, tandis que, d'autre part, la nature du défaut de Frenkel est également appelée défaut non stoechiométrique. 
2. Dans le défaut de Schottky, la densité des défauts est dite faible car les lacunes et les sites interstitiels se forment de manière équilibrée. Contrairement à cela, dans le défaut de Frenkel, la densité du défaut est élevée car les lacunes et les sites interstitiels se forment de manière déséquilibrée.      
3. Le défaut de Schottky se forme lorsqu'un nombre égal de lacunes anioniques et cationiques sont créées. Dans le même temps, le défaut de Frenkel se forme lorsqu'un cation migre d'un site interstitiel et qu'un cation interstitiel se forme.
4. Le défaut de Schottky est courant dans les composés hautement ioniques tels que les halogénures métalliques et alcalins. Alors que d'autre part, le défaut de Frenkel est courant dans les composés qui présentent de grandes différences dans la taille des anions et des cations.
5. L'effet de la densité sur le défaut de Schottky est qu'il abaisse sa densité cristalline. En comparaison, il n'y a pas un tel effet de densité dans le défaut de Frenkel.
6. Le défaut Schottky peut affecter le changement des propriétés mécaniques, comme il provoque la fragilité. Dans le même temps, dans le défaut de Frenkel, l'étendue de la formation du défaut décide du changement des propriétés mécaniques.
7. Le défaut de Schottky influence la conductivité électrique de certains composés ioniques. Alors que d'autre part, le défaut de Frenkel influence ou affecte les propriétés électriques. 
8. Les défauts de Schottky sont moins stables, alors que, par contre, les défauts de Frenkel sont plus stables. 
9. Des exemples de défauts de Schottky sont NaCl, CsCl et KBr. Alors que d'autre part, des exemples de défauts de Frenkel sont AgBr, Pbl₂, et ZnS.

Comparaison entre le défaut de Schottky et le défaut de Frenkel

Paramètre de comparaison	Défaut de Schottky	Défaut de Frenkel
Nature	Défaut stoechiométrique	Défaut non stoechiométrique
Densité	Faible densité de défauts	Haute densité de défauts
Formation de défauts	Il se forme lorsqu'un nombre égal de lacunes anioniques et cationiques sont créées	Il se forme lorsqu'un cation migre d'un site interstitiel et qu'un cation interstitiel se forme
Commun dans	Ils sont plus courants dans les composés hautement ioniques tels que - les halogénures métalliques et alcalins	Ils sont courants dans les composés qui présentent de grandes différences dans la taille des anions et des cations
Effet sur la densité	Diminue	Aucun effet
Propriétés mécaniques	Fragilité	En fonction de l'étendue de la formation de défauts
Propriétés électriques	Influence la conductivité électrique	Affecte les propriétés électriques
Stabilité	Moins stable	Plus stable
Exemples	NaCl, CsCl, KBr	AgBr, Pbl2, ZnS

Bibliographie

1. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/ta/d1ta10072f
2. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/acbb29/meta

Dernière mise à jour : 21 août 2023