第三章缺陷解说.ppt

第三章 固态中的缺陷Imperfections in Solids 学 习 内 容 缺陷的作用 缺 陷 种 类 Imperfections, Defects 点缺陷 Point Defects— 空位 vacancy 空 位 种 类 点缺陷 Point Defects— 间隙原子 self-interstitial 点缺陷的形成条件— 原子热运动 点缺陷的形成条件— 外部条件 高分子晶体点缺陷 陶瓷（离子晶体）的点缺陷 点缺陷的运动 Example Problem 线缺陷 Linear Defects— 位错 Dislocation 位错理论的发展 位错基本类型、特征1、刃型位错（edge dislocation） 刃型位错的特点 刃型位错的特点 位错基本类型、特 征2、螺型位错（screw dislocation） 螺型位错的特点 螺型位错的特点 位错基本类型、特 征3、混合位错（ mixed dislocation ） 混合位错的特点 柏氏矢量 Burgers vector 柏氏矢量的确定 位错的特征 柏氏矢量的特性 柏氏矢量的表示 位错的运动 Dislocation motion 刃型位错滑移 螺型位错滑移 混合型位错滑移 位错滑移的特点 位错滑移的特征 位错的攀移 — 只适合于刃型位错 运动位错的交割 Crossing of dislocations 例：两根互相垂直的刃型位错的交割 位错交割的特点 位错的弹性性质— 位错的应力场 Strain field of dislocation 1）螺型位错的应力场 　螺型位错应力场的特点 2）刃型位错应力场 刃型位错应力场的特点 位错的应变能 Strain energy of dislocation 位错能量的基本结论 作用在位错的力 Force on a dislocation 位错的线张力 Line tension of dislocation 位错与点缺陷的交互作用 位错间的交互作用力 位错的生成和增殖 位错的生成 Formation of dislocations 位错的增殖 Generation of dislocations 实际晶体中的位错 2 堆垛层错 Stacking fault 3 不全位错 Imperfect dislocation, Partial dislocation 4 位错反应 Dislocation reaction 5 扩展位错 Extended dislocation 面 缺 陷 Interfacial Defects— 表面及界面 Surface、Interface、Boundary  1 外表面 External surfaces 2 晶界和亚晶界 晶界位置的确定 晶界分类(根据相邻晶粒位相差) 1 小角度晶界的结构 2 大角度晶界的结构 重合位置点阵模型Coincidence lattice model 3 晶界能 Boundary energy 4 晶界的特性 孪晶界 Twin boundary 相界 Phase boundary 相界能 Phase boundary energy 微观（缺陷）探测 光学显微镜 Optical Microscopy 扫描电子显微镜Scanning Electron Microscopy (SEM) 光学显微镜 与 扫描电镜照片比较 透射电子显微镜Transition Electron Microscopy （TEM） TEM HRTEM （高分辨电子显微镜）image of the interfaces between SEG Si and Si substrate as well as the oxide sidewall 扫描探针显微镜Scanning Probe Microscopy （SPM） SPM 思 考 题 堆垛层错：在实际晶体中，密排面的正常堆垛次序遭到破坏和错排。形成层错时几乎不发生点阵畸变，但破坏了晶体的完整性和正常的周期性，使晶体的能量增加，增加的能量称为堆垛层错能 ?（J/m2） 面心立方(FCC)结构的堆垛层错 如果堆垛层错不是发生在晶体的整个原子面上，而只是在部分区域存在，那么，在层错与完整晶体的交界处就存在不全位错 肖克莱（Shockly）不全位错 可动位错 弗兰克（Frank）不全位错 固定位错 位错线之间可以合并或分解，称为位错反应。但需满足以下条件： 几何条件： 反应前后诸位错的柏氏矢量之和相等， b → b1 + b2 能量条件： 反应后位错的总能量小于反应前位错的总能量 ∣b∣2 ∣b1∣2 +∣b2∣2 一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的位错组态 几何条件