ข้อบกพร่อง Schottky กับข้อบกพร่อง Frenkel: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ประเด็นที่สำคัญ

1. องค์ประกอบข้อบกพร่อง: ข้อบกพร่อง Schottky และ Frenkel เป็นข้อบกพร่องแบบจุดในคริสตัล ข้อบกพร่องชอตกีเกิดขึ้นเมื่อไอออนที่มีประจุตรงข้ามคู่หนึ่งออกจากตำแหน่งขัดแตะ ทำให้เกิดช่องว่าง ข้อบกพร่อง Frenkel หรือที่เรียกว่าข้อบกพร่องความคลาดเคลื่อน เกิดขึ้นเมื่อไอออนออกจากตำแหน่งขัดแตะที่ถูกต้องและย้ายไปยังตำแหน่งคั่นระหว่างหน้า ทำให้เกิดช่องว่างและคั่นระหว่างหน้า
2. ผลต่อความหนาแน่น: ข้อบกพร่องชอตกีเกี่ยวข้องกับการเอาคู่ไอออนออกจากโครงตาข่าย ส่งผลให้ความหนาแน่นโดยรวมของคริสตัลลดลง อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องของ Frenkel ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการกำจัดไอออน แต่เป็นเพียงแค่การจัดเรียงใหม่ภายในคริสตัล จึงไม่ทำให้ความหนาแน่นเปลี่ยนแปลงไป
3. พบได้ทั่วไปในคริสตัลเฉพาะ: ข้อบกพร่องแบบชอตกีมักพบในผลึกที่มีหมายเลขโคออร์ดิเนตสูง และมีแคตไอออนและแอนไอออนที่มีขนาดใกล้เคียงกัน เช่น อัลคาไลเฮไลด์ ข้อบกพร่องของ Frenkel นั้นพบได้บ่อยในผลึกซึ่งความแตกต่างของขนาดไอออนิกมีนัยสำคัญ เนื่องจากจะทำให้ไอออนที่มีขนาดเล็กกว่าสามารถเข้าไปอยู่ในตำแหน่งคั่นระหว่างหน้าได้อย่างง่ายดาย สิ่งนี้เห็นได้ในซิลเวอร์เฮไลด์

ข้อบกพร่อง Schottky คืออะไร?

ข้อบกพร่องแบบสกอตกีเรียกอีกอย่างว่าข้อบกพร่องแบบปริมาณสัมพันธ์ เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีโดยรวมของคริสตัลจะเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งงานว่าง มันเป็นหนึ่งในจุดบกพร่องที่เกิดขึ้นเมื่อแอนไอออนและแคตไอออนจำนวนเท่ากันถูกกำจัดออกจากโครงผลึก แอนไอออนและแคตไอออนที่หายไปเหล่านี้ก่อให้เกิดช่องว่างหรือตำแหน่งว่างในตำแหน่งของมัน

สิ่งเหล่านี้พบได้ทั่วไปในสารประกอบที่มีไอออนิกสูง เช่น โลหะและอัลคาไลเฮไลด์ ปัจจัยที่ส่งผลกระทบหรือมีอิทธิพลต่อข้อบกพร่องนี้คืออุณหภูมิสูง NaCl, CsCl และ KBr เป็นตัวอย่างบางส่วนของข้อบกพร่องที่เกิดจากรอยด่าง

Frenkel Defect คืออะไร?

ข้อบกพร่อง frenkel เรียกอีกอย่างว่าข้อบกพร่องที่ไม่ใช่ปริมาณสัมพันธ์ เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีโดยรวมของคริสตัลเบี่ยงเบนไปจากองค์ประกอบจริงเล็กน้อย แต่ยังคงความเป็นกลางของประจุของสารประกอบไว้ นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในข้อบกพร่องเฉพาะจุดที่มักพบในคริสตัลไอออนิกหรือวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ นอกจากนี้ยังพบได้ทั่วไปในวัสดุที่มีขนาดทั้งแอนไอออนและแคตไอออนแตกต่างกันสูง

มันเกิดขึ้นเมื่อไอออนบวกย้ายจากไซต์คั่นกลาง และเกิดไอออนบวกคั่นระหว่างหน้า มันเกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิสูง ซึ่งส่งผลให้อะตอมของผลึกขัดแตะเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น AgBr, Pbl2 และ ZnS คือตัวอย่างบางส่วนของข้อบกพร่องของเฟรนเคิล

ความแตกต่างระหว่างข้อบกพร่อง Schottky และข้อบกพร่อง Frenkel

1. ลักษณะของข้อบกพร่องสกอตกียังเรียกว่าข้อบกพร่องปริมาณสัมพันธ์ ในขณะที่ในทางกลับกัน ธรรมชาติของข้อบกพร่อง Frenkel ก็เรียกว่าข้อบกพร่องที่ไม่ใช่ปริมาณสัมพันธ์ 
2. ในข้อบกพร่องแบบสกอตกี ความหนาแน่นของข้อบกพร่องนั้นต่ำเนื่องจากตำแหน่งงานว่างและไซต์คั่นระหว่างหน้าถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่สมดุล ในทางตรงกันข้าม ในข้อบกพร่อง Frenkel ความหนาแน่นของข้อบกพร่องจะสูงเนื่องจากตำแหน่งงานว่างและไซต์คั่นกลางเกิดขึ้นในลักษณะที่ไม่สมดุล      
3. ข้อบกพร่องสกอตกีเกิดขึ้นเมื่อมีการสร้างประจุลบและไอออนบวกจำนวนเท่ากัน ในเวลาเดียวกัน ข้อบกพร่อง Frenkel เกิดขึ้นเมื่อไอออนบวกย้ายจากไซต์คั่นระหว่างหน้า และเกิดไอออนบวกคั่นระหว่างหน้า
4. ข้อบกพร่องแบบสกอตกีนั้นพบได้ทั่วไปในสารประกอบที่มีไอออนิกสูง เช่น โลหะและอัลคาไลเฮไลด์ ในทางกลับกัน ข้อบกพร่อง Frenkel นั้นพบได้ทั่วไปในสารประกอบที่มีขนาดของประจุลบและแคตไอออนแตกต่างกันสูง
5. ผลกระทบของความหนาแน่นต่อข้อบกพร่องที่ตรวจพบคือทำให้ความหนาแน่นของผลึกลดลง เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ไม่มีผลกระทบของความหนาแน่นในข้อบกพร่องของ Frenkel
6. ข้อบกพร่องที่เกิดจากรอยไหม้อาจส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล เช่น ทำให้เกิดความเปราะ ในเวลาเดียวกัน ในข้อบกพร่อง Frenkel ขอบเขตของการก่อตัวของข้อบกพร่องจะตัดสินการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล
7. ข้อบกพร่องชอตกีส่งผลต่อการนำไฟฟ้าในสารประกอบไอออนิกบางชนิด ในทางกลับกัน ข้อบกพร่อง Frenkel มีอิทธิพลหรือส่งผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้า 
8. ข้อบกพร่อง Schottky มีความเสถียรน้อยกว่า ในขณะที่ข้อบกพร่อง Frenkel มีความเสถียรมากกว่า 
9. ตัวอย่างของข้อบกพร่องที่เกิดจากเครื่องหมาย Schottky คือ NaCl, CsCl และ KBr ในทางกลับกัน ตัวอย่างของข้อบกพร่อง Frenkel ได้แก่ AgBr, Pbl₂และสังกะสี

การเปรียบเทียบระหว่างข้อบกพร่อง Schottky และข้อบกพร่อง Frenkel

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ข้อบกพร่องชอตกี	ข้อบกพร่อง Frenkel
ธรรมชาติ	ข้อบกพร่องปริมาณสัมพันธ์	ข้อบกพร่องที่ไม่ใช่ปริมาณสัมพันธ์
ความหนาแน่น	ความหนาแน่นของข้อบกพร่องต่ำ	ความหนาแน่นของข้อบกพร่องสูง
การก่อตัวของข้อบกพร่อง	มันถูกสร้างขึ้นเมื่อมีการสร้างตำแหน่งว่างของประจุลบและไอออนบวกจำนวนเท่ากัน	มันเกิดขึ้นเมื่อไอออนบวกย้ายจากไซต์คั่นกลาง และเกิดไอออนบวกคั่นระหว่างหน้า
ทั่วไปใน	พบมากที่สุดในสารประกอบที่มีไอออนิกสูง เช่น – โลหะและอัลคาไลเฮไลด์	เป็นเรื่องธรรมดาในสารประกอบที่มีขนาดของแอนไอออนและแคตไอออนแตกต่างกันสูง
ผลต่อความหนาแน่น	ลดลง	ไม่มีผลกระทบ
คุณสมบัติทางกล	ความเปราะ	ขึ้นอยู่กับขอบเขตของการเกิดข้อบกพร่อง
คุณสมบัติทางไฟฟ้า	มีอิทธิพลต่อการนำไฟฟ้า	ส่งผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้า
Stability	มีความเสถียรน้อยกว่า	มีเสถียรภาพมากขึ้น
ตัวอย่าง	NaCl, CsCl, KBr	AgBr, Pbl2, สังกะสี

อ้างอิง

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

อัพเดตล่าสุด : 21 สิงหาคม 2023