고체 확산

고체도 원자가 움직임

고체라는 이름이 모든 원자가 영구히 같은 자리에 고정된다는 뜻은 아니다. 열적 운동 가운데 이웃 자리로 이동할 수 있는 사건이 누적되면 먼 거리의 물질 이동이 나타난다. 한 번의 점프와 전체 시료에서 관측하는 농도 변화는 서로 다른 규모의 설명이다.

결함이 만드는 경로

공공 옆의 원자가 빈자리로 이동하거나 작은 원자가 격자 사이 자리를 옮겨 갈 수 있다. 어떤 경로가 중요한지는 원자 크기와 결함 종류, 결정 구조에 따라 달라진다. 결함이 많다는 사실만으로 모든 원자의 확산이 같은 비율로 빨라진다고 단정할 수는 없다.

농도 기울기의 조건

D가 일정한 단순 모형에서는 입자 흐름이 농도 기울기 반대 방향이고 보존식과 결합해 확산 방정식을 얻는다. 그러나 여러 성분의 상호작용이나 외부장이 중요하면 화학 퍼텐셜을 고려해야 한다. 농도가 높은 방향으로 흐르는 것처럼 보여도 더 일반적인 구동력과 모순되지 않을 수 있다.

평형과 진행 속도

어떤 분포가 평형인지와 그 분포에 도달하는 속도는 다른 문제다. 낮은 온도에서 이동이 매우 느리면 비평형 분포가 오래 남을 수 있다. 반도체 도핑이나 재료 열처리에서는 최종 조성뿐 아니라 결함의 상태와 시간에 따른 이동도 함께 중요하다.