纯氧化物中的缺陷平衡(陈春华).pdf

第六章, 纯氧化物中的缺陷平衡 第六章, 纯氧化物中的缺陷平衡 缺陷、缺陷反应和缺陷反应平衡。下面首先讨论 本征缺陷反应平衡问题，将平衡缺陷浓度与温度、 环境气氛等因素相联系。 缺陷平衡热力学 化学计量氧化物的缺陷平衡 非化学计量氧化物的缺陷平衡 掺杂氧化物的缺陷平衡 缺陷缔合平衡 第一节，（点）缺陷平衡热力学 第一节，（点）缺陷平衡热力学 （Thermodynamics for defect equilibria ） “点缺陷系统⇒溶液” ΔG =ΔH −TΔS (dT 0, dP 0, W 0) 0 μ μ =+RT ln a (or f )(real solution) i i i i 0 or μ μ =+RT ln X (or p )(ideal solution ) i i i i 0 v ΔG ∑μ ΔG +RT ln ∏a i (real solution) i i i i 0 v or ΔG =ΔG +RT ln ∏Xi i (ideal solution) i ΔG0 =−RT ln K ⇒ΔH −TΔS =−RT ln K 对于凝聚态体系，当在压力变化范围不大时，可以 忽略虑压力的影响： ΔG0 =ΔH0 −TΔS0 ⇒ΔG0 ΔH −TΔS ΔG0 =−RT ln K ⇒ΔH −TΔS =−RT ln K ΔH ΔS ΔS ΔH ⇒K exp(=− + ) exp( )exp(=− ) RT T T RT 缺陷浓度：缺陷化学习惯用摩尔分数(site fraction) 缺陷浓度：缺陷化学习惯用摩尔分数(site fraction) 表示，而半导体物理习惯用体积浓度（defect number 表示，而半导体物理习惯用体积浓度（defect number 3 3 per cm ）。 per cm ）。 如果把缺陷缔合和解理平衡视为一种缺陷反应平衡， 如果把缺陷缔合和解理平衡视为一种缺陷反应平衡， 在讨论其他缺陷平衡时，可以不考虑缺陷缔合问题。 在讨论其他缺陷平衡时，可以不考虑缺陷缔合问题。 第二节： ( 整比 纯)金属氧化物的缺陷反应平衡 第二节： ( (Defect equilibria in pure and stoichiometric metal oxides) 整比纯金属氧化物中的缺陷，包括：Sckottky， 整比纯金属氧化物中的缺陷，包括：Sckottky， Frenkel 和Electronic defects 。 Frenkel 和Electronic defects 。 下面以MO为例，讨论