고체 내의 결함 (2) - 세라믹에서의 점 결함 (프렌켈결함과 쇼트키결함)
금속과 마찬가지로 세라믹에서도 점 결함이 존재할 수 있다. 금속에서와 같이 이온 빈자리와 자체격자 간 이온이 존재할 수 있다. 하지만 빈자리의 경우 세라믹은 막 빠질 수가 없다. 이온결합된 화합물의 형태에서 중성을 유지해야 하기 때문이다. 이를 전기 중성도 조건을 만족한다 라고 표현한다. 따라서 양이온이 빠지면 음이온도 빠지는 등의 형태로 이를 만족시킨다. 자체 격자간 이온을 세라믹에서 '프렌켈 결함'이라고 한다. 음이온-양이온의 빈자리 쌍을 세라믹에서 '쇼트키 결함'이라고 한다. 이들을 그림으로 살펴보자. 1. 프렌켈 결함 음이온은 비교적 크기가 크므로 자체격자간 이온이 존재하는 경우가 거의 없다. 음이온이 작은 격자간 자리에 들어가기 위해서는 큰 변형이 주변 이온에 가해져야하기 때문이다. 따라서 양이..
앞서 살펴본 결정 구조는 완벽하다. 하지만 이러한 이상적인 고체는 사실 존재하지 않는다. 모든 고체들은 다양한 결함을 가지고 있다. 하지만 결함이라 하여 항상 좋지 않은 것은 아니다. 이러한 결함을 조절하여 원하는 재료의 특성을 얻을 수 있기 때문이다. 결정 결함은 크게 3가지가 있다 점결함, 선결함, 그리고 면결함이다. 금속에서의 점 결함에 대해 먼저 알아보자 금속에서 점 결함의 종류는 원자빈자리(공공)과 자체 격자 간 원자가 있다. 1. 원자 빈자리 가장 간단한 형태의 결함으로, 원래 원자가 있어야 할 자리에 원자가 없어져서 형성 모든 결정 고체는 원자 빈자리를 포함한다. 본질적으로는, 원자 빈자리가 있으면 결정의 엔트로피가 증가 우선 원자 빈자리의 평형 개수 Nv(보통 입방미터당)은 다음 식으로 구..