Piezoelektrische Potentialfelder um Stufenversetzungen beliebiger Richtung in piezoelektrischen Kristallen mit elastischer Isotropie

Abstract

Versetzungen in piezoelektrischen Kristallen sind auf Grund des Piezoeffekts im allgemeinen von elektrischen Potentialen umgeben. Diese besitzen unter der Voraussetzung elastischer Isotropie eine sehr einfache und allgemeine Gestalt: Für Stufenversetzungen, auf die sich die folgende Arbeit speziell bezieht, ergibt sich für beliebige Richtungen der Versetzungslinien (unter Ausschluß des Versetzungskerns) ein nur winkelabhängiges Potential der Form V = A2 cos 2 φ + A4 cos 4 φ, mit einer etwaigen zusätzlichen Phasenverschiebung in den Kosinusgliedern (A2, A4 = const; r, φ: Polarkoordinaten in den Ebenen ⊥ zur Versetzungslinie). Nur für wenige Richtungen hoher Symmetrie verschwinden die Potentiale auf Grund der Kristallsymmetrie (A2= A4 =0). Für piezoelektrische kubische Kristalle und hexagonale der Klasse C6v werden diese Ausnahmerichtungen angegeben. Zu diesen Klassen gehören insbesondere die technisch wichtigen Kristalle mit Zinkblende- und Wurtzitstruktur. Für die Kristalle CdS, CdSe und ZnO (Wurtzitstruktur) werden für einige charakteristische Versetzungen auch die numerischen Werte der Potentiale berechnet. Sie sind so groß, daß vor allem bei tieferen Temperaturen ein beträchtlicher Einfluß auf elektronische und optische Prozesse im Kristall zu erwarten ist.