Несовершенство в регулярном периодическом расположении атомов в кристалле.Дефект решётки — это любое несовершенство в регулярном, повторяющемся расположении атомов в кристалле. Такие дефекты могут быть точечными (например, вакансии или межузельные атомы), линейными (дислокации) или плоскими (границы зёрен). Хотя их часто считают недостатками, дефекты решётки оказывают глубокое влияние на физические свойства материалов, включая их механическую прочность, электрическую проводимость и оптическое поведение.
Концепция дефектов решётки возникла в начале XX века, когда в 1920-х годах Френкель и Шоттки теоретически предсказали существование вакансий. Роль дислокаций в пластической деформации была установлена Тейлором, Орованом и Полани в 1934 году.
В идеальном кристалле атомы находятся в точных узлах решётки, но реальные кристаллы всегда содержат дефекты. Например, вакансия — это отсутствующий атом, а межузельный атом — это лишний атом, втиснутый между регулярными позициями. Эти дефекты нарушают локальную электронную и атомную структуру, создавая энергетические уровни в запрещённой зоне полупроводников или действуя как центры закрепления магнитных доменов. Они также обеспечивают диффузию, которая необходима для таких процессов, как легирование в электронике.
Дефекты решётки специально создаются в полупроводниках для управления электрическими свойствами, в сверхпроводниках — для закрепления линий магнитного потока, а в оптических кристаллах, таких как алмазы, — для создания центров окраски для квантовых вычислений. Они также определяют твёрдость и пластичность металлов.
Цвет многих драгоценных камней, например синий у сапфиров или зелёный у изумрудов, обусловлен специфическими дефектами решётки, которые поглощают определённые длины волн света.