Zwischengitteratom

Punktdefekte in einem zweidimensionalen Kristallgitter u.a. mit einem Eigenzwischengitteratom (oben links)

Als Zwischengitteratome (englisch interstitials) werden Atome oder Ionen bezeichnet, die sich im Atomgitter einer Kristallstruktur nicht auf einem regulären Gitterplatz befinden. Sie sitzen zwischen den Gitterplätzen und stellen somit nulldimensionale Gitterfehler (Punktdefekte) dar.

Das Einbringen von Atomen auf Zwischengitterplätze verursacht in der Regel starke Verzerrungen des Kristallgitters, das heißt die umgebenden Gitteratome verschieben sich leicht. Die für die Verschiebung notwendige Energie stellt den größten Anteil der für die Erzeugung von Zwischengitteratomen benötigten Energie dar und ist abhängig von der Größe des eingebrachten Atoms. Je nachdem, ob es sich bei dem Zwischengitteratom um eine Atom desselben Elements oder eines anderen Elements handelt, unterscheidet man zwischen:

Eigenzwischengitteratome: Hierbei befinden sich Atome desselben Elements, aus dem der Kristall besteht, auf Zwischengitterplätzen. Es handelt sich daher um einen intrinsischen Defekt im Atomgitter.
Fremdzwischengitteratome: Hierbei handelt es sich um einen extrinsischen atomaren Defekt bei dem sich Fremdatome auf Zwischengitterplätzen befinden, man spricht von einem Einlagerungs- oder interstitiellen Fremdatom.

Zwischengitteratome können entstehen, wenn Gitteratome in benachbarte Gitterzwischenräume springen bzw. verschoben werden, wobei sogenannte Frenkel-Defekte entstehen. Eine weitere Möglichkeit der Erzeugung von Zwischengitteratomen ist der Beschuss mit energiereichen Teilchen. Durch Stöße mit den Gitteratomen werden die Teilchen abgebremst. Dabei können Atome aus ihren Gitterplätzen geschlagen werden und sich die abgebremsten Teilchen als auch die ursprünglichen Gitteratome auf Zwischengitterplätzen einordnen. Ausgenutzt wird dies unter anderem in der Halbleitertechnik, wo Fremdatome mithilfe der Ionenimplantation in einen Kristall eingebracht werden. Um diese jedoch für die Änderung der elektrischen Eigenschaften (vgl. Dotierung) nutzen zu können, müssen die eingebrachten Atome und Ionen auf regulären Gitterplätzen sitzen. Daher folgt nach der Implantation in der Regel ein Ausheizschritt, bei der die Diffusion der Zwischengitteratome erhöht wird und sie sich in das Gitter einfügen.

Literatur

Siegfried Hunklinger: Festkörperphysik. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2009, ISBN 978-3-486-59045-6.

Basierend auf einem Artikel in:

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