2016华东师大王连卫固体物理学4.pdf

固体物理学教案讲稿4 华东师范大学信息科学技术学院 王连卫 Tel lwwang@ee.ecnu.edu.cn 单双周：星期一上午3、4，四教229 单周：星期四下午5、6，四教229 2016年8月28 日12时47分 第四章 晶体的缺陷 2016年8月28 日12时47分 §4.0导言  缺陷  单晶与多晶 2016年8月28 日12时47分 缺陷 缺陷――不完整 Defect “质量有缺陷” 人有 “缺陷” ――――――――――――总之，一提到缺陷， 总是贬义的。 但是，对于晶体，我们必须改变这一观点。 当然，由于缺陷破坏了晶体的完整性，使得晶体 的结构以及性质发生局部的改变。这种改变，有 时是我们不希望的，这时我们会尽量减少缺陷， 但，也有些情况下，我们需要利用某些缺陷带来 的性质上的改变， 2016年8月28 日12时47分 单晶与多晶  我们知道，晶体总是有一定的体积，若晶体体积 比较大，我们说晶体完整性比较好。有时也称为 单晶。  若每一晶体颗粒的体积都很小，或者说体积比较 小。我们把每一个体积单元称为晶粒。若某一固 体是由许多这样的晶粒构成，我们称之为多晶体。  多晶体：晶粒的大小小到微米，大到肉眼可以看 得到。晶粒的粗细、形状、方位的分布可以对多 晶体的性质有重要影响。 2016年8月28 日12时47分 晶界  单晶体：各向异性 多晶体：各向同性  晶粒交界地区称为晶粒间界或称为晶界。  很容易想象，原子很容易在晶界中扩散， 所以多晶体有比较大的扩散系数，如多晶 硅。 2016年8月28 日12时47分 §4.1 缺陷的类型  点缺陷  线缺陷  面缺陷 2016年8月28 日12时47分 1、点缺陷  主要指空位、填隙原子、杂质原子等，他 们能引起晶格周期性的破坏。发生在一个 或几个晶格常数范围内，这类晶体缺陷统 称为点缺陷。  由热起伏的原因所产生的空位和填隙原子 叫做热缺陷。  热缺陷包括弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷等。 2016年8月28 日12时47分 弗仑克尔缺陷、肖特基缺陷  弗仑克尔缺陷：原子 脱离格点后，形成填 隙原子。这里空位和 填隙原子的数目相等。 在一定的温度下，弗 仑克尔缺陷的产生和 复合相平衡。 2016年8月28 日12时47分  肖特基缺陷：原子离 开自身位置跑到晶体 表面，晶体的内部只 有空位，这样的热缺 陷称为空位。在一定 的温度上，晶体内部