Defektdensitet

Defektdensitet är ett mått på hur många defekter som finns i ett material per enhet volym eller per enhet yta. Den används för att beskriva materialets kvalitet och hur defekter påverkar mekaniska och elektriska egenskaper. Defekter kan delas in i olika typer: punktdefekter som vakans- och interstitialdefekter; linjedefekter såsom dislokationer; och plan defekter som granngränser och stacking faults.

Enhetsmått: volymbaserad densitet betecknas n_v och anges i antal defekter per volymenhet (t.ex. cm^-3). För linjedefekter mäts dislokationsdensitet vanligtvis som total längd av dislokation per volym, ρ_d, med enheter cm^-2 eller m^-2. Planer defekter kan beskrivas som arealdefekt per volym.

Mätmetoder: TEM ger direkt bild av dislokationer och punktdefekter; EPD (etch pit density) används ofta i halvledare som silicon; XRD och line-broadening ger indirekta uppgifter om mikrodefektstrukturen; EBSD används för gränsytor mellan korn; positron annihilation eller RBS-channeling kan ge information om vacancy-densitet.

Betydelse: höga defektdensiteter höjer eller sänker styrkan beroende på typ och arrangement. Dislokationsdensitet ökar hårdhet men minskar duktilitet; punktdefekter kan fungera som dopnings- eller recombinationscentra i halvledare; defekter förändrar diffusionsbaserade processer och termisk stabilitet.

Förebyggande och kontroll: bearbetning och härdning kan öka eller minska defektantalet; bestrålning ökar det; annealing reducerar vissa defekter. Defektdensitet är central i materialdesign och kvalitetskontroll.