Faits marquants
- Les défauts Schottky se produisent dans les cristaux ioniques avec une grande différence de taille entre les cations et les anions. Ils impliquent des paires de lacunes cationiques et anioniques, entraînant un déséquilibre stœchiométrique et une non stœchiométrie. Les défauts Schottky diminuent la densité du cristal.
- Les défauts de Frenkel se produisent également dans les cristaux ioniques avec une grande différence de taille cation-anion, mais les cations sont beaucoup plus petits. Dans les défauts de Frenkel, un cation est déplacé de son site de réseau et occupe une position interstitielle, créant une lacune anionique. Les défauts de Frenkel n'entraînent pas de déséquilibre stoechiométrique ou de changements de densité significatifs.
- Les défauts de Schottky et de Frenkel impliquent la présence de lacunes dans les réseaux cristallins, mais les défauts de Schottky créent des paires de lacunes, tandis que les défauts de Frenkel impliquent un déplacement de cations et des positions interstitielles. La charge globale du cristal reste neutre dans les deux cas.
Qu'est-ce que le défaut de Schottky ?
Un défaut Schottky se produit dans les cristaux ioniques. Cela se produit lorsqu'un nombre égal de cations et d'anions sont absents de leurs sites de réseau respectifs. Cela conduit à un défaut de vacance. Ce défaut peut être causé par des vibrations thermiques.
Une autre raison de ce défaut peut être les impuretés lors de la croissance des cristaux. On le voit largement dans les cristaux ioniques qui partagent des similitudes avec des tailles de cations et d'anions comme NaCl ou KCl. Ce défaut cible les propriétés physiques d'un cristal. La densité et le point de fusion du cristal sont compromis.
La masse du réseau est réduite dans le défaut de Schottky et, ce faisant, les ions et les atomes sortent du réseau. Cependant, il n'y a pas de modifications de la valeur de la constante diélectrique.
Qu'est-ce que le défaut de Frenkel ?
Un défaut de Frenkel se produit dans les structures cristallines. Il peut se produire dans les cristaux ioniques et covalents. La structure cristalline la plus courante pour ce défaut est celle avec de petits ions, par exemple les halogénures de métaux alcalins.
Yakov Frenkel a découvert ce défaut, et en son nom, le nom de ce défaut a été placé. Ce défaut altère les propriétés des cristaux ioniques. Il augmente la conductivité électrique du cristal.
Les choses qui peuvent provoquer des défauts de Frenkel se produisent pour plusieurs raisons. Les températures élevées et le dopage chimique en sont quelques-unes des raisons. Le défaut commence lorsqu'un ion se déplace de son site de réseau d'origine pour occuper un site interstitiel dans le cadre cristallin. Cela conduit à un défaut de vacance au site de réseau d'origine et à un défaut interstitiel au nouveau site occupé par l'ion.
Différence entre les défauts de Schottky et de Frenkel
- Les défauts de Schottky se produisent lorsqu'un nombre égal de cations et d'anions sont absents de leurs sites de réseau respectifs. Cela crée des défauts de vacance. D'autre part, les défauts de Frenkel se produisent lorsqu'un ion est déplacé de son site de réseau et se déplace vers un site interstitiel.
- La densité des défauts de Schottky est inférieure à celle des défauts de Frenkel.
- Les défauts Schottky ont un impact sur la densité et le point de fusion d'un cristal. D'autre part, les défauts de Frenkel ont un impact sur les propriétés optiques et électriques d'un cristal.
- Les défauts Schottky sont observés dans les composés ioniques tels que NaCl et KCl, tandis que les défauts Frenkel affectent des composés tels que ZnS et AgBr.
- Les défauts de Frenkel sont observés à des températures plus élevées, et les défauts de Schottky, au contraire, ont lieu à des températures plus basses.
- Dans le cas des défauts de Schottky, la masse du réseau est réduite, alors que, dans les défauts de Frenkel, la masse du réseau ne subit aucun changement.
Comparaison entre les défauts de Schottky et de Frenkel
| Paramètre de comparaison | Défaut de Schottky | Défaut de Frenkel |
|---|---|---|
| Densité | Sa densité est plus faible. | Il a une densité plus élevée. |
| Température | Il est plus fréquent à des températures plus basses. | Il est plus fréquent à des températures plus basses. |
| La diffusion | Il ne peut pas conduire à la diffusion des ions. | Il peut en résulter une diffusion d'ions. |
| Apparition | Il se produit dans les cristaux ioniques. | Il se produit à la fois dans les cristaux ioniques et covalents. |
| Formation | Les défauts de Schottky sont dus à l'attraction mutuelle des cations et des anions. | Les défauts de Frenkel sont développés en raison de l'énergie relativement faible que le cation demande pour se déplacer vers le site interstitiel. |
| Masse du réseau | Avec ce défaut, la masse du réseau est réduite. | Avec ce défaut, la masse du réseau reste telle quelle. |
| Position des atomes et des ions | Ici, les atomes et les ions quittent le réseau. | Ici, les atomes et les ions quittent leur place mais restent à l'intérieur du réseau. |
- https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/ta/d1ta10072f
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/acbb29/meta
Dernière mise à jour : 14 octobre 2023
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Piyush Yadav a passé les 25 dernières années à travailler comme physicien dans la communauté locale. C'est un physicien passionné par l'idée de rendre la science plus accessible à nos lecteurs. Il est titulaire d'un baccalauréat en sciences naturelles et d'un diplôme d'études supérieures en sciences de l'environnement. Vous pouvez en savoir plus sur lui sur son page bio.
