第3章缺陷2-材料物理化学-2014秋.pdf

材料物理化学 3.6缺陷热力学平衡理论 （MgO、PbS及气氛的作用） 第三章 固体功能材料中的缺陷(2) 3.7两性半导体 3.8半导体材料的自补偿(self-compensation)效应 （II－VI化合物） 3.9缺陷的缔合：离子晶体中的色心 施鹰 yshi@shu.edu.cn 3.10半导体陶瓷中的点缺陷平衡 上海大学材料学院电子信息材料系 2014秋季硕士研究生 1 2014秋季硕士研究生 2 缺陷的类化学平衡处理方法 3.6固体中点缺陷的热力学理论 由反应相互联系的点缺陷浓度与组 基于如下假设： 分蒸气压和温度的平衡方程 • 一个实际的晶体可以看作是一个溶液体系，晶格 缺陷化学为剖析点缺 点阵是体系中的溶剂，点缺陷是溶质。 陷对陶瓷材料特性提供 • 点缺陷的形成与转化看成准化学反应； 联 了极其有效的工具 立 电中性条件 • 当点缺陷的浓度很低时，可处理为稀溶液体系。 求 解 杂质离子浓度守恒 • 电子、空穴以及各种点缺陷都可以看作是象原子、 陶瓷材料的电导率、 离子、分子一样的化学组元，它们参加的反应也 扩散传导、化学反应速 可以看作是类化学反应。可以用类化学反应方程 率和传质的动力学都与 加以描述。 缺陷的形态和数目密切各种点缺陷浓度与组分 相关 蒸气压或温度间的关系 2014秋季硕士研究生 3 2014秋季硕士研究生 4 本征点缺陷浓度与气体分压的关系 CdTe和CdS 本征点缺陷浓度与晶体周围的气体组成有什么样 的Brouwer图 的关系呢？  描述了在指定温度下本 Brouwer （1954年）提出一个简单的几何构图， (基于点缺陷浓度对数之间的线性关系)，描述了 征点缺陷浓度随气相组 在指定温度下本征点缺陷浓度随气相组成变化的 成变化的关系。 关系。  图1.7为计算得到的两 这个构图需要测定或估算晶体中形成所有可能的 个Brouwer图： 点缺陷的反应平衡常数 (a)为900℃时的CdTe 这样我们才有可能画出平衡点缺陷浓度与在晶体 (b)为900℃时的CdS 整个存在区域上平衡气相组成之间的