Les défauts ponctuels
Ce sont des défauts sans dimension qui ont une taille de l’ordre de la distance interatomique. Il existe trois types de défauts ponctuels : les lacunes, les interstitiels et les atomes en substitution, comme cela est décrit sur le schéma suivant. La présence de défauts ponctuels entraîne une distorsion locale du réseau cristallin et engendre un champs de contrainte élastique dans un volume du cristal supérieur à celui du défaut lui-même.
Les lacunes
Ce défaut correspond à un site atomique inoccupé dans la structure. Les lacunes jouent un rôle fondamental dans la diffusion à l’état solide qui résulte de déplacements d’atomes sur de longues distances et est à la base des traitements thermiques notamment.
Les interstitiels
Ce sont des atomes qui s’insèrent dans les espaces vides du réseau cristallin. Si l’atome en insertion est lui-même un atome du réseau cristallin, on parle d’auto-interstitiel. Les défauts interstitiels jouent un grand rôle dans la constitution des alliages (voir chapitre IV).
Concentration des défauts ponctuels
Le nombre \(n_f\) de défauts ponctuels est fonction de la température, il est donné par une relation de type Arrhenius :
\(n_f = N.\exp\left( -\frac{Q_f}{kT}\right)\)
où \(N\) est le nombre de nœuds du réseau, \(Q_f\) est l’énergie de formation du défaut (de l’ordre de \({1}{\rm \, eV}\) pour une lacune et \({7}{\rm \, eV}\) pour un interstitiel) et \(k\) est la constante de Boltzman (\(k = 1.381 \times 10^{-23}{\rm \, J.K}^{-1}\)).
Atomes en substitution
C’est un atome étranger qui se place à un nœud du réseau cristallin. Ce type de défauts jouent également un rôle important dans la constitution des alliages (voir chapitre IV).
Défauts de Frenkel et de Shottky
Dans les cristaux ioniques, la création de défauts doit préserver la neutralité électrique du matériau. En conséquence, les défauts sont créés par paire de signe opposé. On distingue les défauts de Shottky constitués d’une lacune anionique et d’une lacune cationique et les défauts de Frenkel constitués d’une lacune (cationique ou anionique) et d’un ion (anion ou cation) comme le montre la figure suivante dans le cas du \(\ce{NaCl}\).
