§2.5 晶体中的缺陷.ppt

1. 从几何位置分： 定义：正常结点上的原子（离子）跳入间隙，形成 间隙原子。 定义：正常结点上的原子离开平衡位置迁移到晶 体表面，在原来位置形成空位。 3、替位式杂质原子（离子 ） 是杂质原子替代原有晶格中的原子位置 为了有目的地改善晶体的某种性能，常常有控制地在晶体中引进某类外来原子，形成替位式杂质。 实验证明，IIIB族元素（硼、铝、镓、铟等）和VB族元素（磷、砷；锑等）在锗、硅晶体中形成为替位式缺陷，代替了晶格中原来锗、硅原子所占的位置 4、色心 F带的宽度同温度的关系 F色心的产生 在“自陷”作用下产生的电子束缚态称为自陷态。这是同杂质所引进的局部能态有区别的，这里没有固定不动的中心，自陷态永远追随着电子从晶格中一处移至另一处。这样一个携带着四周的晶格略变而运动的电子，可看作为一个准粒子（电子十晶格的极化畸变）。叫做极化子。 三、其它缺陷 而在θ角里的部分，是个过渡区，通过这过渡区，两个完整的晶体衔接起来。因为这里 是小角，可以设想这过渡区是由少数几个多余的半截晶面所组成，如图所示。换句话说，小角晶界可以看成为一些刃位错的排列。 * * §2.5 晶体中的缺陷 缺陷 其它类型缺陷 螺旋位错 线缺陷 刃型位错 点缺陷 极化子 色心 替位式杂质原子 空位和填隙原子 肖特基（Schottky）缺陷 弗仑克尔（Frenkel）缺陷 一、点缺陷 空位、填隙原子、杂质原子等，它们所引起晶格周期性的破坏，发生在一个或几个晶格常数的线度范围内，这类缺陷统称为点缺陷 1.1 填隙原子(interstitial atom)： 原子进入晶体中正常 结点间的间隙位置。 1.2 空 位(vacancy)：正常结点没有被原子或离子占据。 1.3 杂质原子(impurity atom)：外来原子进入晶格。 2. 产生原因(cause of produce) 产生原因 热缺陷 非化学计量结构缺陷 杂质缺陷 弗仑克尔缺陷 肖特基缺陷 2.1 热缺陷(thermal defect) b. 特点：由原子热振动引起，缺陷浓度与温度有关。 a. 定义：当晶体温度高于绝对0K时，由于晶格内原 子热振动，使一部分能量较大的原子偏离 平衡位置造成缺陷。 热缺陷： “弗仑克尔缺陷”与“肖特基缺陷” 弗仑克尔缺陷 特点：空位与间隙粒子成对出现，体积不发生变化。 以苏联物理学家雅科夫·弗仑克尔（Яков Френкель）名字命名 特点：对于离子晶体，正、负离子空位数相等， 并伴随着晶体体积增加（新表面）。 肖特基缺陷 以德国物理学家沃尔特·肖特基（Walter Schottky）的名字命名 一个IV族元素Si（4价）被一个III族元素B（3价）所取代 5、极化子 当一个电子被引入到完整的离子晶体中时，它就会使得原来的周期性势场发生局部的畸变，这也就构成一种点缺陷。这个电子吸引邻近的正离子，使之内移，又排斥邻近的负离子使之外移，从而产生极化。 离子的这种位移极化所产生的库仑引力趋于阻止电子从这区域逃逸出去，即电子所在处出现了趋于束缚这电子的势能阱。这种束缚作用称为电子的“自陷”作用。 二、线缺陷 刃型位错图 螺旋位错图 晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一条线的周围近邻，这就称为线缺陷． 螺旋位错图的进一步解析 简立方晶体的小角晶界