固体物理第四章晶体的缺陷.ppt

余下内容自学 * 晶体的缺陷 原子绝对地按照周期性排列的晶体不存在，实际晶 体中或多或少都存在缺陷。 缺陷按照几何形态分：点缺陷、线缺陷、面缺陷 点缺陷 Frenkel缺陷 Schotty缺陷 替位式杂质原子 Schottky 缺陷 色心 线缺陷——位错 刃位错 螺位错 为了使 结合部 的原子 尽可能 地规则 排列， 就每隔 一定距 离多生 长一层 原子 位错的形成过程 面缺陷 ABCABCABC… ABCABCBCABC… A、B、C都是原子层 从某一晶面开始，晶体两部分发生了滑移 4.2 位错缺陷的性质 （1）晶体的一部分相对于另一部分的滑移，实际是位错线 的移动；（2）位错线的移动是逐步进行的；(3)使位错线移 动的切应力较小。 为什么会是台阶？ 4.3 热缺陷的统计理论 假设：只有热缺陷，且是Frenkel缺陷。 唯象：（1）间隙原子从一个间隙位置跳到另一个间隙位置， （2）一旦落入与空位相邻的间隙位置，它会立即与空位复 合，又变成一个正常格点上的原子。 （3）Frenkel空位也在运动，即空位最近邻格点上的原子 会跳到空位位置，等价于空位跳跃了一步。空位跳跃的方 向可以看为填补该空位的原子跳跃的反方向。 热缺陷的产生 热缺陷产生的方式：主要是格点上的原子进入间隙 变成间隙原子。 影响热缺陷的数目还涉及到间隙原子进入空位复合。 （1）温度一定时，热缺陷的产生和复合达到平衡； 热缺陷的统计数目一定。 （2）热缺陷在晶体内均匀分布。 （3）晶体内N个原子，n1个空位，n2个间隙原子， 则，一个空位在单位时间内从一个格点跳到相邻格点 上的几率：P=n1/N 空位从一个格点跳到相邻格点所需要等待的时间 热缺陷的产生几率 填隙原子从一个间隙位置跳到下一个间隙位置所要等 待的时间 一个正常格点上的原子成为填隙原子所需等待的 时间 相邻原子越过一定的势垒跳到空位上的次数 空位与填隙原子的复合率 填隙原子的复合率 单位时间内一个原子由正常格点跳到间隙原子位置变成 填隙原子的几率为： 类似地： 热缺陷的数目 热力学系统的自由能：F=U-TS 由于Nn,N’n 4.4缺陷的扩散 扩散方程： 一维： 不同的边界条件不同的解 扩散的微观机制：布朗运动 晶体中粒子扩散的方式: (1)以填隙原子的方式进行； （2）借助于空位进行扩散；（3）两种方式同时进行。 空位机构： 对于简单格点： 填隙原子机构 *