Diferentes imperfecciones de las estructuras cristalinas

Diferentes imperfecciones de las estructuras cristalinas

efectos Estructurales de los Cristales

No existen, obviamente, cristales absolutamente perfectos. La periodicidad de la red se ve rota, aparte de por la finitud del cristal, por la presencia de defectos que se generan en el crecimiento del cristal y/o los procesos tecnológicos que sufre el material

hasta convertirse en un circuito integrado.

Por otro lado no es factible la realización del cristal de pureza 100%, ni es interesante para la Electrónica, como veremos. Brevemente, los defectos estructurales pueden clasificarse en:

Puntuales:

Corresponden a desviaciones de la situación ideal que afectan a las bases cristalinas y/o los puntos reticulares.

Como defectos puntuales de naturaleza meramente estructural o cristalográfica están las lagunas o vacantes (también llamados defectos Schottky) y los defectos intersticiales, que se producen por la ausencia de un átomo de su punto reticular o por la presencia de un átomo en un lugar del cristal que no es un punto reticular, respectivamente.

La asociación de una laguna y un intersticial se conoce con el nombre de defecto de Frenkel (Fig. 1.8).

Las lagunas y los intersticiales son una consecuencia de la energía (de vibración) de la red, que aumenta con la temp eratura. La concentración de lagunas o intersticiales puede expresarse, en una forma simple, a través de una ley del tipo de Arrhenius, en la forma

donde Ea es la energía de activación de la formación de la laguna o el intersticial. El factor pre-exponencial para los semiconductores simples puede ser considerado como la densidad atómica del material. En la Tabla 1.2 se dan algunos valores de estos parámetros. Es muy fácil calcular el insignificante número de este tipo de defectos a la temp eratura ambiente.

A estos defectos hay que añadir, y para los semiconductores binarios, ternarios …, los llamados defectos de antisitio o antiestructurales que corresponden a situaciones en las que un sitio de un átomo está ocupado por otro de naturaleza distinta (por ejemplo, en lugar de un átomo de Galio, hay uno de Arsénico).

Finalmente y de naturaleza puntual es también el defecto creado por la presencia de impurezas que pueden ocupar un lugar sustitucional o intersticial. Y también formar complejos o asociaciones con otros defectos puntuales. Las impurezas, dada su naturaleza diferente de la del cristal, se conocen también como defectos extrínsecos, por contraposición a los otros o intrínsecos.

• efectos bidimensionales

Son defectos asociados a la estructura y organización de los planos reticulares. Principalmente están constituidos por las dislocaciones, los defectos de apilamiento (stacking faults), los planos de simetría (twins) y los defectos de deslizamiento.

Las dislocaciones son defectos asociados a la presencia de planos reticulares anómalos en el cristal, tanto por su ubicación

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