Interstitialdefekte

Interstitielle Defekte sind Gitterdefekte, bei denen Atome in Zwischenräume des Kristallgitters sitzen, statt reguläre Gitterplätze zu besetzen. Sie können als Selbstinterstitialatome oder als Fremdinterstitialatome auftreten und kommen in vielen Kristallstrukturen vor, insbesondere in dicht gepackten Metallgittern sowie in Halbleitern.

Bildung und Ursachen: Sie entstehen durch Einlagerung von Atomen in Zwischenräume während des Kristallwachstums, durch plastische Verformung, schnelle Abkühlung, Legierungsprozesse oder Ioneneinschläge. In Metallen diffundieren interstitielle Atome oft sehr rasch, weshalb Interstitialdefekte sich leicht bilden und die Materialeigenschaften beeinflussen. Typische Beispiele sind Kohlenstoff, Stickstoff oder Wasserstoff in Eisen- oder Titangittern.

Eigenschaften und Auswirkungen: Interstitielle Atome verursachen Gitterverzerrungen, lokale Spannungen und Veränderungen der Dichte. Sie stärken Materialien (durch Festigkeitssteigerung in interstitiellen Lösungen) oder können zu Versprödung führen. In Halbleitern wirken sie oft als Ladungsträgerzentren oder Defektzustände, die Rekombination, Trägerdiffusion und die elektronischen Eigenschaften beeinflussen. Interstitielle Atome können außerdem zu Clustern führen und Dislokationen beeinflussen.

Messung und Bedeutung: Die Untersuchung erfolgt mit Transmissionselektronenmikroskopie, Diffusionsmessungen, Deep-Level-Transient-Spektroskopie sowie anderen Defektanalysen. Interstitielle Defekte spielen eine zentrale Rolle in der Materialkunde, etwa bei der Härtung durch interstitielle Legierungen, Strahlenschäden in Kernmaterialien und in der Halbleitertechnik.

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