Notation de Kröger et Vink

La notation de Kröger et Vink sert à représenter les espèces chimiques dans un cristal et notamment les défauts ponctuels.

En effet, outre la nature chimique de l'espèce et sa charge, il faut aussi prendre en compte son emplacement dans le cristal et, s'il remplace une autre espèce, la charge de l'espèce remplacée.

Notation

De manière générale, les espèces sont notées sous la forme A_P^c, où :

• « A » désigne la nature chimique de l'espèce, c'est-à-dire le symbole de l'élément pour un atome ou un ion, ou bien « V » pour une lacune (void, atome absent), « e » pour un électron libre et « h » pour un trou d'électron (hole), c'est-à-dire un déficit électronique en un point du cristal ;
• « P » est la position qu'occupe l'espèce dans le cristal ; c'est soit le nom de l'atome du cristal qu'elle remplace, soit « i » si elle est en position interstitielle ;
• « c » est la charge relative de l'espèce, c'est-à-dire la différence entre la charge réelle de l'espèce considérée et la charge de l'espèce P qu'elle remplace, un site interstitiel ayant une charge nulle ; pour faire la distinction avec les charges réelles, on note les charges relatives négatives par des apostrophes « ′ » et les charges relatives positives par des points « • », une charge relative nulle est parfois notée « × ».

Exemples

Notation de Kröger et Vink des défauts ponctuels dans un sel de chlorure d'argent.

Dans le sel AgCl (Ag⁺Cl⁻) :

• l'ion chlore en position normale se note Cl_Cl (ou Cl_Cl^×) ;
• l'ion argent en position normale se note Ag_Ag (ou Ag_Ag^×) ;
• les mêmes espèces en position interstitielle se notent Cl_i′ et Ag_i^• ;
• une lacune de chlore se note V_Cl^• et une lacune d'argent V_Ag′ ;
• un ion K⁺ remplaçant un ion Ag⁺ (substitution) se note K_Ag ou K_Ag^× ;
• un ion Cl⁻ remplaçant un ion Ag⁺ (défaut d'antisite, très improbable) s'écrit Cl_Ag′′ ou Cl_Ag²′ ;
• un électron libre se note e′_i (s'il est capturé par une lacune ou un ion, il est alors intégré à la charge relative de l'espèce) ;
• un trou d'électron se note h_i^• (s'il est capturé par une lacune ou un ion, il est alors intégré à la charge relative de l'espèce).

On peut écrire des équations de réaction entre les différentes espèces. Par exemple, la formation d'une paire ion interstitiel/lacune (l'ion sort de sa place et laisse une place vide) :

Cl_Cl → Cl_i′ + V_Cl^•

ou bien la capture d'un électron libre par une lacune :

V_Cl^• + e_i′ → V_Cl^×

Notes et références