Defecto de Schottky

Un defecto de Schottky es una excitación de las ocupaciones de sitios en una red cristalina que conduce a defectos puntuales que reciben el nombre de Walter H. Schottky . En los cristales iónicos , este defecto se forma cuando iones con carga opuesta abandonan sus sitios de la red y se incorporan, por ejemplo, en la superficie, creando vacantes con carga opuesta . Estas vacantes se forman en unidades estequiométricas , para mantener una carga neutra general en el sólido iónico.

Los defectos de Schottky consisten en sitios de aniones y cationes desocupados en una proporción estequiométrica. Para un cristal iónico simple de tipo A ⁻ B ⁺ , un defecto de Schottky consiste en una única vacante de anión (A) y una única vacante de catión (B), o v^•
_A+v^{⁠ ⁠${\estilo de visualización \prime}$}
_B siguiendo la notación de Kröger–Vink . Para un cristal más general con fórmula A _x B _y , se forma un cúmulo Schottky de x vacantes de A e y vacantes de B, por lo que se conservan la estequiometría general y la neutralidad de carga. Conceptualmente, se genera un defecto Schottky si el cristal se expande en una celda unitaria, cuyos sitios vacíos anteriores se llenan con átomos que se difundieron fuera del interior, creando así vacantes en el cristal.

Los defectos Schottky se observan con mayor frecuencia cuando hay una pequeña diferencia de tamaño entre los cationes y aniones que componen un material.

Ecuaciones químicas en notación Kröger-Vink para la formación de defectos Schottky en TiO ₂ y BaTiO ₃ .

∅ ⇌ v^{⁠ ⁠${\displaystyle \prime \prime \prime \prime }$}
_Sí + 2v^••
_Oh

∅ ⇌ v^{⁠ ⁠Ba${\estilo de visualización \prime \prime}$}
_​ +v^{⁠ ⁠${\displaystyle \prime \prime \prime \prime }$}
_Sí + 3v^••
_Oh

Esto se puede ilustrar esquemáticamente con un diagrama bidimensional de una red cristalina de cloruro de sodio :

Las vacantes que forman los defectos de Schottky tienen cargas opuestas, por lo que experimentan una fuerza de Coulomb de atracción mutua . A baja temperatura, pueden formar cúmulos ligados. El grado en que el defecto de Schottky afecta a la red depende de la temperatura, donde a temperaturas más altas alrededor de una vacante de catión también se pueden observar múltiples vacantes de aniones. Cuando hay vacantes de aniones ubicadas cerca de una vacante de catión, esto dificultará el desplazamiento de la energía del catión.

Los cúmulos unidos suelen ser menos móviles que sus contrapartes diluidas, ya que varias especies deben moverse en un movimiento concertado para que todo el cúmulo migre. Esto tiene implicaciones importantes para numerosas cerámicas funcionales utilizadas en una amplia gama de aplicaciones, incluidos los conductores de iones , las celdas de combustible de óxido sólido y el combustible nuclear . ^[1]

Este tipo de defecto se observa típicamente en compuestos altamente iónicos , compuestos altamente coordinados y donde solo hay una pequeña diferencia en los tamaños de los cationes y aniones de los que está compuesta la red del compuesto. Las sales típicas donde se observa el desorden de Schottky son NaCl , KCl , KBr , CsCl y AgBr . ^{[ cita requerida ]} Para aplicaciones de ingeniería, los defectos de Schottky son importantes en óxidos con estructura de fluorita , como CeO ₂ , ZrO ₂ cúbico , UO ₂ , ThO ₂ y PuO ₂ . ^{[ cita requerida ]}

Por lo general, el volumen de formación de una vacante es positivo: la contracción reticular debida a las tensiones alrededor del defecto no compensa la expansión del cristal debida al número adicional de sitios. Por lo tanto, la densidad del cristal sólido es menor que la densidad teórica del material.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Defecto de Schottky.

• Defecto de Frenkel
• Efecto Wigner
• Defectos cristalográficos

• Kittel, Charles (2005). Introducción a la física del estado sólido (8.ª ed.). Wiley. pp. 585–588. ISBN 978-0-471-41526-8.
• Kovalenko, MA, y A. Ya Kupryazhkin. “Estados del defecto Schottky en dióxido de uranio y otros cristales de tipo fluorita: estudio de dinámica molecular”. Journal of Alloys and Compounds, vol. 645, núm. 0925-8388, 1 de octubre de 2015, págs. 405–413, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.05.111. Consultado el 30 de abril de 2024.