Ketidak Sempurnaan Kristal

Dalam kenyataan, kristal tidaklah selalu merupakan susunan atom-atom identik yang tersusun secara berulang di seluruh volumenya. Kristal biasanya mengandung ketidak-sempurnaan, yang kebanyakan terjadi pada kisi-kisi kristalnya. Karena kisi-kisi kristal merupakan suatu konsep geometris, maka ketidak-sempurnaan kristal juga diklasifikasikan secara geometris. Kita mengenal ketidak-sempurnaan berdimensi nol (ketidak-sempurnaan titik), ketidak-sempurnaan berdimensi satu (ketidak-sempurnaan garis), ketidak-sempurnaan berdimensi dua (ketidaksempurnaan bidang). Selain itu terjadi pula ketidak-sempurnaan volume dan juga ketidak-sempurnaan pada struktur elektronik.

a)        Ketidak sempurnaan titik

Ketidak-sempurnaan titik terjadi karena beberapa sebab, seperti ketiadaan atom matriks (yaitu atom yang seharusnya ada pada suatu posisi dalam kristal yang sempurna), hadirnya atom asing, atau atom matriks yang berada pada posisi yang tidak semestinya. Ketidak-sempurnaan yang umum terjadi pada kristal unsur murni adalah seperti diperlihatkan pada gambar 1.

Gambar 1. Ketidak sempurnaan titik.

Kekosongan: tidak ada atom pada tempat yang seharusnya terisi.

Interstisial: atom dari unsur yang sama (unsur sendiri) berada di antara atom matriks yang seharusnya tidak terisi atom, atau atom asing yang menempati

tempat tersebut (pengotoran).

Substitusi: atom asing menempati tempat yang seharusnya ditempati oleh unsur sendiri (pengotoran).

Selain ketidak-sempurnaan tersebut di atas, dalam kristal ionik terdapat ketidaksempurnaan Frenkel dan Schotky seperti diperlihatkan pada gambar 2.

Gambar 2. Ketidak-sempurnaan titik pada kristal ionik

Dalam kristal ionik, kation dapat meninggalkan tempat di mana seharusnya ia berada dan masuk ke tempat di antara anion, tempat kosong yang ditinggalkan dan kation yang meninggalkannya disebut ketidak-sempurnaan Frenkel. Jika kekosongan kation berpasangan dengan kekosongan anion, pasangan ini disebut ketidak-sempurnaan Schottky. Ketidak-sempurnaan Schottky lebih umum terjadi dibandingkan dengan ketidak-sempurnaan Frenkel. Ketidak-sempurnaan kristal juga bisa terjadi pada tingkat atom, yaitu apabila elektron dalam atom berpindah pada tingkat energi yang lebih tinggi (karena mendapat tambahan energi dari luar), ketidak-sempurnaan yang terakhir ini bukan bersifat geometris.

b)        Dislokasi

Kita hanya akan melihat secara geometris mengenai dislokasi ini. Dislokasi merupakan ketidak-sempurnaan kristal karena penempatan atom yang tidak pada tempat yang semestinya. Gambar 9 memperlihatkan dua macam dislokasi.

Dislokasi tipe (a) disebut dislokasi sisi (edge dislocation) yang memperlihatkan satu bidang susunan atom yang terputus di satu sisi, yang “terselip” di antara dua bidang yang lain. Dislokasi tipe (b) disebut dislokasi puntiran (screw dislocation).

Dislokasi dinyatakan dengan vektor Burger yang menggambarkan baik besar maupun arah dislokasi. Suatu untaian atom ke atom mengelilingi sumbu dislokasi akan terputus oleh vektor Burger. Hal ini diperlihatkan pada gambar 3 namun kita tidak mempelajarinya lebih jauh.

Gambar 3. Dislokasi.