Согласно модели Френкеля, при образовании вакансий атом из узла
кристаллической решетки перепрыгивает в междоузлие, и появляется пара
дефектов - вакансия и межузельный атом, или пара Френкеля. Позже Шоттки
оценил энергию упругих искажений решетки вблизи вакансии и вблизи
межузельного атома и показал, что энергия упругих искажений решетки вблизи
межузельного атома существенно больше энергии искажений вблизи вакансии.
Это позволило ему предложить другой механизм образования вакансий. Атом
выходит на поверхность кристалла, и образующаяся вакансия мигрирует
(перемещается) в глубь кристалла. Очевидно, что вероятность образования
вакансий по механизму Шоттки существенно выше вероятности образования
вакансий по механизму Френкеля.
По современным представлениям, наиболее вероятным механизмом
образования вакансий является их испускание границами зерен или
дислокациями.
Наличие точечных дефектов оказывает влияние не только на
диффузионные процессы в материалах, но и на их электрические свойства. В
металлических материалах основным носителем заряда являются свободные
электроны. Поскольку кристаллическая решетка металлов упакована плотно, то
распространение электронов удобнее всего представить в виде движения
электронной волны. При взаимодействии электронной волны с узлами
кристаллической решетки, электронная волна передает энергию находящимся в
них ионам. Поглотив энергию электронной волны, ионы возбуждаются,
колеблются и распространяют во все стороны дифрагированные электронные
волны. Дифрагированные волны интерферируют, и образуется новая волна. В
том случае, когда кристаллическая решетка правильна, ионы являются
когерентными источниками дифрагированные волн, поэтому амплитуды
дифрагированных волн суммируются, и формируется новая волна, амплитуда
которой равна амплитуде исходной волны (рис. 11,а). Таким образом, в
правильной кристаллической решетке электронная волна движется без потерь,
и удельное электрическое сопротивление материала с идеальной
кристаллической решеткой равно нулю.
Появление в кристаллической решетке дефектов приводит к смещению
некоторых ионов из равновесных положений, и дифрагированные волны
становятся некогерентными (рис. 11,б). При сложении некогерентных волн
амплитуда результирующей волны оказывается меньше амплитуды падающей
волны, в результате электронная волна постепенно затухает. У металла
появляется электрическое сопротивление. Чем больше дефектов в решетке, тем
больше электросопротивление.
С ростом температуры растет концентрация вакансий и др. дефектов, а
следовательно, увеличивается удельное электросопротивление металлов.
Аналогичным образом удельное электросопротивление растет при легировании
металлов, т.к. атомы примесей искажают кристаллическую решетку.