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第三章 晶体结构缺陷
Crystal Defects
内容提要
晶 体 结 构 缺 陷
点缺陷及其缺陷反应式、固熔体、
非化学计量比化合物、线缺陷
§3 晶 体 结 构 缺 陷
一、点缺陷及其缺陷反应方程式
一、点缺陷
• 0K时,固体在热力学上是最稳定的状态,
其内能最低。理想点阵。
•
种类 名称
结
瞬变缺陷 声子
构
电子缺陷 电子、空穴
Crystal quartz Fused quartz
缺 点缺陷 空位、间隙原子、杂质、
陷
替代原子、缔合中心
类 复合缺陷 簇、切变结构、块结构
型 线缺陷 位错
面缺陷 晶体表面晶粒间界
点缺陷的类型
几何位置:(1)填隙原子、离子-Interstitial;
(2 )空位-Vacancy; (3)杂质原子、离子-
Impurity (取代式或间隙式)
原因: (1)热缺陷:弗伦克尔缺陷、
肖特基缺陷
(2 )杂质缺陷
(3 )非化学计量比缺陷
热缺陷
晶格内原子、离子的热振动引起,浓度随
着温度上升呈指数地上升。
Frenker defect Schottky defect
间隙原子、空格点成对 正负离子空位成对产生,
Frenker defect and Schottky defect
Schottky defect in NaCl Frenker defect in AgCl
杂质缺陷
杂质原子、离子含量一般小于0.1 %,不
仅破坏原子有规则排列,而且在杂质原
子周围的周期势场引起改变。
杂质原子、离子含量未超过固溶度时,
浓度与温度无关。
置换杂质原子、离子和间隙杂质原子、
离子
非化学计量比缺陷
Non-stoichiometric defect
组成随气氛和压力变
化发生偏离化学计量
比的现象。例如:
TiO2-X ,Zn1+xO
N型、P型半导体的
重要基础。
电荷缺陷
缺陷化学反应表示法
缺陷化学研究的对象
主要是晶体中的点缺
陷,以浓度不超过
0.1at%为限。
缺陷浓度过高,会导
致复合缺陷、缺陷簇
的生成,形成超结构
和分离的中间相。
大多数氧化物、硫化
物和卤化物即使在高 离子晶体MX: M- cation
温,点缺陷浓度也满
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