Schottky vs Frenkel Khiếm khuyết: Sự khác biệt và So sánh

Các nội dung chính

1. Các khuyết tật Schottky xảy ra trong các tinh thể ion có sự khác biệt lớn về kích thước giữa các cation và anion. Chúng liên quan đến các cặp vị trí trống cation và anion, dẫn đến sự mất cân bằng cân bằng hóa học và không cân bằng hóa học. Các khuyết tật Schottky làm giảm mật độ của tinh thể.
2. Các khuyết tật Frenkel cũng xảy ra trong các tinh thể ion có sự chênh lệch kích thước cation-anion lớn, nhưng các cation nhỏ hơn nhiều. Trong khuyết tật Frenkel, một cation bị dịch chuyển khỏi vị trí mạng tinh thể của nó và chiếm vị trí xen kẽ, tạo ra chỗ trống anion. Các khiếm khuyết Frenkel không dẫn đến mất cân bằng hóa học hoặc thay đổi mật độ đáng kể.
3. Cả hai khuyết tật Schottky và Frenkel đều liên quan đến sự hiện diện của các lỗ trống trong mạng tinh thể, nhưng các khuyết tật Schottky tạo ra các cặp khuyết tật, trong khi các khuyết tật Frenkel liên quan đến sự dịch chuyển cation và vị trí xen kẽ. Điện tích tổng thể của tinh thể vẫn trung tính trong cả hai trường hợp.

Khiếm khuyết Schottky là gì?

Một khiếm khuyết Schottky diễn ra trong các tinh thể ion. Nó xảy ra khi một số lượng bằng nhau các cation và anion bị thiếu trong các vị trí mạng tinh thể tương ứng của chúng. Nó dẫn đến một khiếm khuyết vị trí tuyển dụng. Lỗi này có thể được gây ra do rung động nhiệt.

Một lý do khác cho khiếm khuyết này có thể là tạp chất trong quá trình phát triển tinh thể. Nó được nhìn thấy rất nhiều trong các tinh thể ion có điểm tương đồng với kích thước cation và anion như NaCl hoặc KCl. Khiếm khuyết này nhắm vào các tính chất vật lý của tinh thể. Mật độ và điểm nóng chảy của tinh thể bị tổn hại.

Khối lượng của mạng giảm đi trong khuyết tật Schottky, và trong quá trình này, các ion và nguyên tử thoát ra khỏi mạng. Tuy nhiên, không có thay đổi về giá trị của hằng số điện môi.

Khiếm khuyết Frenkel là gì?

Khiếm khuyết Frenkel xảy ra trong cấu trúc tinh thể. Nó có thể xảy ra trong cả tinh thể ion và cộng hóa trị. Cấu trúc tinh thể phổ biến nhất cho khuyết tật này là cấu trúc có các ion nhỏ, ví dụ như halogenua kim loại kiềm.

Yakov Frenkel đã phát hiện ra khiếm khuyết này và nhân danh ông, tên của khiếm khuyết này đã được đặt. Khiếm khuyết này làm thay đổi tính chất của tinh thể ion. Nó làm tăng tính dẫn điện của tinh thể.

Những thứ có thể gây ra lỗi Frenkel vì một số lý do. Nhiệt độ cao và pha tạp hóa học là một vài lý do cho những điều đó. Lỗi bắt đầu khi một ion di chuyển từ vị trí mạng tinh thể ban đầu của nó để chiếm vị trí xen kẽ trong khung tinh thể. Điều này dẫn đến một khiếm khuyết chỗ trống ở vị trí mạng ban đầu và một khiếm khuyết xen kẽ ở vị trí mới bị ion chiếm giữ.

Sự khác biệt giữa khiếm khuyết Schottky và Frenkel

1. Các khuyết tật Schottky xảy ra khi một số lượng bằng nhau các cation và anion bị thiếu trong các vị trí mạng tinh thể tương ứng của chúng. Nó tạo ra những khiếm khuyết về vị trí tuyển dụng. Mặt khác, khuyết tật Frenkel xảy ra khi một ion bị dịch chuyển khỏi vị trí mạng tinh thể của nó và di chuyển đến vị trí xen kẽ.
2. Mật độ khuyết tật Schottky thấp hơn khuyết tật Frenkel.
3. Các khuyết tật Schottky để lại ảnh hưởng đến mật độ và điểm nóng chảy của tinh thể. Mặt khác, khuyết tật Frenkel ảnh hưởng đến tính chất quang và điện của tinh thể.
4. Khiếm khuyết Schottky được thấy trong các hợp chất ion như NaCl và KCl, trong khi khuyết tật Frenkel ảnh hưởng đến các hợp chất như ZnS và AgBr.
5. Các khuyết tật Frenkel được nhìn thấy ở nhiệt độ cao hơn và ngược lại, các khuyết tật Schottky diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn.
6. Trong trường hợp khuyết tật Schottky, khối lượng của mạng bị giảm đi, trong khi đó, ở khuyết tật Frenkel, khối lượng của mạng không có bất kỳ thay đổi nào.

So sánh giữa khiếm khuyết Schottky và Frenkel

Tham số so sánh	Khiếm khuyết Schottky	Khiếm khuyết Frenkel
Tỉ trọng	Mật độ của nó thấp hơn.	Nó có mật độ cao hơn.
Nhiệt độ	Nó phổ biến hơn ở nhiệt độ thấp hơn.	Nó phổ biến hơn ở nhiệt độ thấp hơn.
Lôi thôi	Nó không thể dẫn đến sự khuếch tán ion.	Nó có thể dẫn đến sự khuếch tán ion.
Xảy ra	Nó xảy ra trong các tinh thể ion.	Nó xảy ra trong cả tinh thể ion và cộng hóa trị.
đào tạo	Các khuyết tật Schottky bắt nguồn từ sự hấp dẫn lẫn nhau của các cation và anion.	Các khiếm khuyết Frenkel được phát triển do năng lượng tương đối thấp mà cation cần để di chuyển đến vị trí xen kẽ.
Khối lượng của mạng tinh thể	Với khiếm khuyết này, khối lượng của mạng bị giảm.	Với khiếm khuyết này, khối lượng của mạng vẫn như cũ.
Vị trí nguyên tử và ion	Tại đây, các nguyên tử và ion rời khỏi mạng tinh thể.	Ở đây các nguyên tử và ion rời khỏi vị trí của chúng nhưng vẫn ở bên trong mạng tinh thể.

dự án

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