Sınav Sonuç - İstanbul Üniversitesi Akademik Bilgi Sistemi

Elektronik Devrelerde Enerji
Dönüşüm Malzemeleri
Ders 1: Malzeme Bilimine Giriş, Kristal Yapı
Doç.Dr. Sedat BALLIKAYA
https://www.researchgate.net/figure/268523375_fig1_Fig-1-Overall-schematic-of-photosynthesis-energy-conversion-The-raw-materials-for-
Malzeme Bilimine Giriş
• Malzeme bilimi, malzemelerin mekanik ve fiziksel özelliklerini
inceleyerek elektronik, uzay, medikal, otomotiv, ağır sanayi gibi
endüstriler için gerekli yeni malzemelerin geliştirilmesini sağlayan
multi disipliner bir bilim dalıdır.
• Malzeme bilimi ile ilgili ilk gelişmeler 1912 yılında X ışınımı saçılımının
keşfedilmesi hızlanmıştır.
KATILARIN YAPISI
Katılar Kristalli Yapılar yada Kristalli Olmayan Yapılar olarak iki ana kısma ayrılırlar.
Kristalli yapılar, belirli periyodik bir düzene göre atomların dizilmesi ve bu dizgilerin kendini tekrar etmesidir.
Amorf yapılarda, periyodik yapı çok azdır, yada yoktur, düzensizlikler çok fazladır.
KATILAR
KRİSTALLİ OLMAYAN KATILAR (AMORF)
KRİSTALLİ KATILAR
TEK KRİSTALLİ YAPILAR
Polikristal
ÇOK KRİSTALLİ YAPILAR
Tekristal
Amorf
TEK KRİSTALLER
Atomlar belli bir periyodik düzene göre dizilirler ve bu dizin kendini tekrar eder
Tek kristalde atomların oluşturduğu dizin
Tantalium tek kristali
POLİ KRİSTALLER
Atomlar çok kısa mesafeli olarak belli bir periyodik düzendedirler. Polikristal yapılar farklı boyut
ve özellikte kristalli yapılardan oluşur.
Polikristalli yapılarda atomların oluşturduğu
dizinler
AMORF YAPILAR
Atomlar belli bir periyodik düzene sahip değillerdir. Birbirini tekrar eden dizinler yoktur.
Amorf yapılarda atomların oluşturduğu dizinler çok kısa mesafeli rasgele yönelimlidirler.
Kristal Yapı
Bir malzemenin fiziksel (elektronik, optik, manyetik, mekanik gibi) özelliklerinin yada kimyasal özelliklerini (tepkime oluşturma, elektron
negativite, atomik çap vs) belirlenmesi için kristal yapının bilinmesi çok önemlidir.
Kristal Yapı, X-ray Saçınımı, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Geçirgenliki Elektron Mikroskobu gibi cihazlar ile belirlenir.
X-ray saçınımı
Taramalı Elektron Mikroskobu
Geçirgenlik Elektron Mikroskobu
Kristal Yapı
Atomların oluşturduğu en küçük düzenli yapıya birim hücre denir.
Birim Hücre
Birim hücre oluşumunu belirleyen temel faktör atomların elektron yapısı ve aralarındaki
elektron alışverişidir.
NaCl (tuz) birim hücresi.
Benzer olarak AgCl, CaO, CsF, LiF, LiCl, NaF, KF, KCl MgO aynı tip birim hücreye sahiptir.
Farklı Tip Birim Hücreler
Kübik Birim Hücre
Kenar uzunlukları eşit
Bütün açılar 90 oC
Birim Hücre başına düşen atom sayısı
Basit kübik yapı
Her bir küpte kaç atom vardır????
Cisim merkezli
kübik yapı
Yüzey merkezli
kübik yapı
Yüzey Merkezli Kübik Yapı
Cisim Merkezli Kübik Yapı
Elmas ve Çinko Blende (ZnS) Yapısı
Birim hücre içindeki atom
sayısı
n=?
Elmas Birim hücresi (İç içe geçmiş iki FCC yapı)
ZnS birim hücresi
n=?
Elmas Kristal Yapısı
Atomik İstifleme Oranı
Bir birim hücreye ne kadar atom istifleyebiliriz?
Atomik 𝑖𝑠𝑡𝑖𝑓𝑙𝑒𝑚𝑒 𝑜𝑟𝑎𝑛𝚤 (APF) =
𝐵𝑖𝑟𝑖𝑚 ℎü𝑐𝑟𝑒𝑑𝑒𝑘𝑖 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑙𝑎𝑟𝚤𝑛 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖
𝐵𝑖𝑟𝑖𝑚 ℎü𝑐𝑟𝑒 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖
4
3
𝑛∗ 𝜋𝑅
3
Atomik istifleme oranı (APF)=
𝑎3
𝑛∗(𝑀/𝑁𝐴 )
Kütle yoğunluğu =
𝑎3
Miller İndisi
Miller indisi, kristal örgü içindeki düzlemlerin ve eksenlerin yöenlimlerini ifade eden bir sayı grubudur.
Sembol
Düzlem
Düzlem Ailesi
Eksen
Eksen Ailesi
Eksenler
Düzlemler
Eksenler
Örnek sorular
Soru 1-Cisim merkezli (BCC) kübik yapıya sahip bir Fe kristalinde Fe atomun çapı 0.124 A ise birim hücre kenar uzunluğu
nedir?
Soru 2- Kübik bir birim hücrede (312) düzlemini gösterin.
Ödev Soruları
• Soru 1- Cu elementinin teorik yoğunluğunu hesaplayınız.
• Soru 2- Örgü sabiti 4.05 A (Angstrom) olan bir Al atomunun yarıçapı
nedir ?
• Soru 3- Basit kübik yapıda
düzlemlerini
çiziniz.