Termiz davlat universiteti Fizika-matematika fakulteti

Kristallofizika, fizik kristallografiya — kristallografiya boʻlimi; kristallar va kristall agregatlarining fizik xossalarini, shuningdek, bu xossalarning tashqi taʼsirlar natijasida oʻzgarishini oʻrganadi. Bu xossalarga kristallar deformatsiyasi, mustahkamligi, issiqlik oʻtkazuvchanligi, sirt energiyasi, adsorbsiyasi, spektroskopiyasi, lyuminessensiyasi va magnit, shuningdek, oʻta oʻtkazuvchanlik, ferromagnetizm, segnetoelektr, piroelektr, pyezooptik, pyezoelektr va boshqa xossalari kiradi. Kristallarning fizik xossalari har xil optik yoʻnalishlarda birdek boʻlmaydi. Ularni simmetrik yoʻnalishlarda ekvivalent xossalarga ega boʻlgan bir jinsli va anizotrop muhit deb qarash mumkin (qarang Anizotropiya).

K.da anizotrop muhitning xossalarini miqdoriy ifodalashda matematik apparat — tenzor analizdan va guruhlar nazariyasidan foydalaniladi. Mas, ikki vektor kattalik (muhitning qutblanishi R va elektr maydon kuchlanganligi YE; tok zichligi j va elektr maydon kuchlanganligi £) yoki ikki psevdovektor kattalik (mas, magnit induksiyasi V va magnit maydon kuchlanganligi N)lar orasidagi oʻzaro bogʻliklikni tavsiflovchi anizotrop muhitning fizik xossalari (mas, dielektrik qabulchanligi, elektr oʻtkazuvchanligi, magnit kabul-chanligi, tenzorlari) ikkinchi tartib (rang) li qutb bilan aniqlanadi. Yuqori tartibli tenzorlar bilan anizotrop muhitning fizik xossalari, mas, pyezoelektr effekt, elektrostriksiya, magnitostriksiya, elastiklik va boshqa shunga oʻxshash xossalari aniqlanadi.

Kristall panjarasiaati har xil nuqsonlar (vakansiyalar, dislokatsiyalar, domenlar va h. k.) va ularni kristallarning fizik xossalari (plastikligi, mustahkamligi, elektr oʻtkazuvchanligi, mexanik aslligi va boshqalar) ga taʼsiri urganiladi. Kristallardagi nuqsonlar ularning plastikligi, mustahkamligi, elektr qarshiligi va boshqa xossalariga taʼsir qiladi. Shuning uchun amalda ishlatiladigan maʼlum fizik xossali kristallarni topish K. ning asosiy masalalaridan biri hisoblanadi.

K. asosida kristallooptika vujudga keldi. K. yutuqlari tufayli qattiq jism fizikasi jadal rivojlana boshladi. U kristallokimyo bilan ham bevosita bogʻliq. K. ning oʻsha paytdagi holatini nemis fizigi V. Fogt (1850—1919) bayon qilgan, uning statik va dinamik nazariyasini M. Born rivojlantirgan. F. Ioffe K. ga maʼlum hissa qoʻshgan.

Kristallarning atom tuzilishini, tarkibi va strukturalarini atom va ion oqimlari orqali oʻrganishga, ularning fizik xususiyatlarini oʻzgartira olish imkoniyatlarini yaratishga oʻzbek fizik olimlaridan N. Yu. Toʻrayev, prof. E. S. Parilis va boshqa ham katta qissa qoʻshdilar.
Agar kristall panjarada atomlar barcha kristall yo’nalishlarida bexato davriy ravishda joylashgan bo’lsa bunday kristallni ideal kristall deyiladi. Real kristallarda turli sabablarga ko’ra nuqsonlar uchrab turishi yuqorida qayd etilgan usullar bilan isbotlangan.

Kristall panjaraning nuqsonlari ularning mexanik, issiqlik, elektr va boshqa fizik-ximik xossalariga katta taosir ko’rsatadi. Shuning uchun nuqsonlarning asosiy turlari va hosil bo’lish mexanizimlari bilan qisqacha tanishib o’tamiz.

Kristall ichidagi to’planish joyiga qarab nuqsonlar nuqtaviy, chiziqli, va hajmiy nuqsonlarga bo’linadi.

Issiqlik harakati tufayli kristall panjara tugunlaridagi atomlar o’z joylarini tark etib (13.5-rasm) tugunlar orasiga o’tib olsa, bunday nuqsonni nuqtaviy yoki Frenkelp nuqsonlari deyiladi.

Atom ketib qolgan joyni “vakant” joy deb ataladi. “Vakant” joylar qo’shni tugundagi atomlar tomonidan egallanishi va natijada atomlarning (tugunlarning) kristall bo’ylab estafetali harakati sodir bo’lishi mumkin. Nuqtaviy nuqsonlar sirt qatlamidagi atomlarning birontasini butunlay bulanib ketishi yoki bulangan atom kristall sirtida yangi qatlam tugunini hosil qilishi tufayli ham sodir bo’lishi mumkin (14.6-rasm). Bunday nuqsonlarni SHottki nuqsonlari deyiladi.

O’z joyini yo’qotgan atomlar “vakant” joylarga yaqinlashganda ularda ushlanib qolishi natijasida “vakant” joyni to’ldirishi mumkin. Bu hodisani nuqsonlarning rekombinasiyasi deyiladi.Nuqsonlarning hosil bo’lishidan rekombinasiyalanishigacha o’tgan vaqtni nuqsonlarning yashash vaqti deyiladi. Nuqtaviy nuqsonlar kristall panjaraga begona element atomlari kirib qolganda ham hosil bo’ladi. Bunda begona atom tugunlarning biriga yoki ularning oraliiga joylashishi mumkin. Natijada kristallning shu joyi deformasiyalanadi (13.7-rasm).

Chegaraviy yoki vintli deb atalgan dislokasiyalarni chiziqli nuqsonlar deyiladi. Ular kristallarda tashqi kuchlar taosirida noelastik siljish deformasiyasi sodir bo’lganda kuzatiladi(13.8-rasm).

Sirt nuqsonlariga quyidagilarni kiritish mumkin:

a) tashqi mu’it bilan taosirlashish natijasida kristall sirtiga begona element atomlarining o’tirib qolishi hamda shu tufayli sirtda oksid qatlamlarning hosil bo’lishi;

b) kristall panjaraning ayrim joylarida fazoviy yo’nalishlarning o’zgarib qolishi tufayli ichki nuqsonlar paydo bo’ladi.

Kristall ichida to’planib qolgan nuqtaviy nuqsonlar, darz ketgan joylar, bo’shliqlar, stexiometriyaning buzilishi (qattiq eritmalarda) hajmiy nuqsonlarni tashkil etadi.