4晶体的结构缺陷解析.ppt

晶体的结构缺陷 定义 从结构状态定义 一定温度下，或机械加工过程中，晶体中质点偏离理想晶体结构的质点位置。 从能量状态定义 偏离理想晶体中周期势场的能量分布状态，晶体中存在缺陷。 缺陷分类 点缺陷 线缺陷-位错 面缺陷-晶体界面 点缺陷分类 1. 按缺陷位置分类： 填隙原子（离子）、空位、杂质原子（离子） 2. 按形成原因分类： 1）热缺陷（热起伏形成）：弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷 2）杂质缺陷 3）非化学计量化合物（电子缺陷） 点缺陷的化学反应 点缺陷的表示法 以MX（ M2+，X2-）二元离子晶体为例： 正常格点的原子或离子MM，XX 空位VM”，VX.. 填隙原子或离子Mi ..,Xi ” 杂质原子或离子（溶质原子或离子） LM 缔合中心(VM”. VX..) 缺陷反应方程式 热缺陷反应方程式： AgBr的弗兰克尔缺陷, NaCl的肖特基缺陷 杂质缺陷反应方程式：CaCl2晶体中掺入KCl杂质 非化学计量化合物缺陷反应方程式：TiO2-x 点缺陷反应方程 点缺陷反应方程须保持： 晶格位置平衡 质量平衡 电荷平衡 热缺陷的平衡浓度 单质，肖特基缺陷，晶体原子数N，缺陷（空位）数量n. 系统平衡时，能量处于最低状态： 热缺陷平衡浓度 热缺陷平衡浓度：（以肖特基缺陷为例） 热缺陷浓度为温度和缺陷形成能的函数 热缺陷的化学平衡 固溶体的特点 化学组成 相 混合物 可变 多相， 保持各晶体原有结构 化合物 符合定组成定律 单相 固溶体 可变 单相， 保持主晶相的结构 固溶体 按溶质位置分类： 填隙型固溶体、置换型固溶体 按溶解度分类（化学式和相图）： 连续固溶体、有限固溶体 复杂固溶体： 双重置换固溶体、置换和空位或填隙离子共存 非化学计量化合物 阴离子缺位型，例： ，n型半导体，还原气氛 阳离子填隙型，例： ， n型半导体，还原气氛 阴离子填隙型，例： ， p型半导体 ，氧化气氛 阳离子缺位型，例： ，p型半导体 ，氧化气氛 固溶体研究方法 一缺陷晶体的理论密度值： 根据理论计算密度与实验测试密度是否吻合， 确定假设理论计算模型的准确性 线缺陷-位错 金属材料中的 塑性形变和滑移现象 刃型位错 位错线⊥滑移面 螺型位错 位错线∥滑移面 柏格斯回路和柏格斯矢量 以晶格间距为单位矢量