7.4离子晶体的点缺陷及导电性案例.ppt

第 四 节 离子晶体的点缺陷及导电性 本节主要内容： 7.4.1 离子晶体的点缺陷 7.4.2 离子晶体的导电性 §7.4 离子晶体的点缺陷及导电性 7.4.1 离子晶体的点缺陷 本节我们讨论热缺陷在外力作用下的运动。对于离子晶体而言，离子导电性就是由于热缺陷在外电场作用下的运动引起的。 在此，我们只讨论典型的A+B-离子晶体，如图所示。 正空格点 离子晶体中的缺陷 正填隙离子 负空格点 + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - 负填隙离子 晶体中有四种缺陷，A+填隙离子， A+空位，B-填隙离子和B-空位。由于整个晶体是保持电中性的，因此，对于其中的肖特基缺陷，正负离子空位的数目是相同的； 对弗仑克尔缺陷则含有相同数目的正、负离子空位和正、负填隙离子。 正空格点 离子晶体中的缺陷 正填隙离子 负空格点 + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - 负填隙离子 7.4.2 离子晶体的导电性 a (a) E2 (b) (a)填隙离子沿虚线运动； (b)无外场； (c)有外电场ε。 在没有外电场时，这些缺陷作无规则的布朗运动，不产生宏观的电流。 当有外电场存在时，这些缺陷除作布朗运动外，还有一个定向的漂移运动，从而产生宏观电流。正负电荷漂移的方向是相反的但是由于电荷异号，正负电荷形成的电流都是同方向的。 (c) 假设 分别代表i种热缺陷的浓度和漂移速度，则四种缺陷总的电流密度为： 假定各热缺陷的运动是独立的，我们先考虑一个A+填隙离子在外电场作用下的运动情况。 当没有外力存在时，填隙离子沿图（a）中虚线运动，它在各个位置上的势能是对称的，填隙离子越过势垒向左或向右运动的概率是一样的。 即运动是布朗运动。 填隙离子向左、右两边跳跃的概率分别为： 当沿x方向加电场ε时，一个正的填隙离子将在原来的离子势能上叠加电势能 ，势能曲线变成图(C)所示的情况，这时势能不再是对称的。 填隙离子左端的势垒增高了 ， 填隙离子右端的势垒却降低了 ，