第五章固体中之不完美性.PDF

第 五 章 固體中之不完美性 一掃描式探針顯微照片 （由掃描隊道顯微鏡拍 攝所得） 顯示矽元素之 (111)平面＊。箭頭所指 之點為矽原子利用鎢奈 米尖端探針移除矽原子 之位置。此在表面上缺 一原子的情況非常類似 在體材料內部晶格位置 的空位缺陷。約略放大 20,000,000倍 第五章 固體中之不完美性 2 第 5 章 • 5.1 簡介 • 5.7 差排－線缺陷 • 5.2 金屬中的點缺點 • 5.8 界面缺陷 • 5.3 陶瓷中的點缺點 • 5.9 體缺陷 • 5.4 固體中的雜質 • 5.10 原子的振動 • 5.5 高分子中的點缺陷 • 5.11 一般原理 • 5.12 顯微鏡技術 • 5.6 成分表示法 • 5.13 晶粒尺寸大小之決定 第五章 固體中之不完美性 3 為什麼要研習固體中之缺陷？ • 材料的某些性質深受缺陷的存在所影響。因此，有關於缺 陷的種類，以及它們對材料行為影響所扮演之角色的知識 是非常重要的。例如，純金屬的機械性質，由經驗得知當 變為合金時(即不純原子加入)會有非常明顯的改變—例 如，英幣標準銀(sterling silver)(92.5%銀—7.5%銅)較純銀 硬且強度高(8.10節) 。 • 同時，嚴格控制不純物的濃度，令其加入半導體材料小範 圍且局部的區域內，使得積體電路微電子裝置可出現在我 們的電腦、計算器和家庭器具內(12.11節和 12.15節) 。 第五章 固體中之不完美性 4 5.1 簡介 ‧許多材料的性質對偏離結晶完美性相當敏感；缺陷的影響 並非都是不好的，某些特定的性質經常可以藉由小心的導入 特殊缺陷並控制其數量來達到，接下來的章節將詳細討論。 ‧「晶體缺陷」（crystalline defect ）表示晶格具有以原子直 徑尺度來看，有一維或更多維的不規則性。 ‧晶體的不完美性，通常可根據缺陷的幾何形狀或尺寸來分 類。本章將討論數種不同種類的不完美性，包括點缺陷（與 一個或兩個原子的位置有關）、線（或一維）缺陷和二維的 界面缺陷，或邊界缺陷 。 ‧由於雜質原子可以點缺陷方式存在，所以在固體中的雜質 亦會討論。 第五章 固體中之不完美性 5 不同種類的不完美性 ‧點缺陷:空位和自格隙 ‧線缺陷（一維的）:差排 ‧面缺陷(二維的):外表面，晶界，相界，雙晶邊 界，疊差 ‧體缺陷:孔洞、裂縫、外來的含有物和其他相 第五章 固體中之不完美性 6 5.2 金屬中的點缺陷 （Point Defects in Metals ） 點缺陷: 空位和自格隙 圖 5.1 以二維表示一空位和 一 自格隙位置 第五章 固體中之不完美性 7 EQ