晶体结构与晶体中的缺陷.pptx

会计学;一、单质晶体 1.金刚石结构;2.石墨结构 ;;;二、AB型化合物晶体 1. NaCl型结构;2.CsCl型结构;;;三、AB2型化合物晶体;;3碘化镉（CdI2）型结构;四、A2B3型化合物晶体;五、ABO3型;2.钙钛矿（CaTiO3）型结构;六、AiBkCmOn型化合物晶体;第二节 晶体结构缺陷;缺陷类型与特征 一般按照尺度范围分类，即按照偏离理想结构的周期性有规律排列的区域大小来分类。 （1）点缺陷 （2）线缺陷 （3）面缺陷 （4）体缺陷;（1）点缺陷 由于各种原因使晶体内部质点有规则的周期性排列遭到破坏，引起质点间势场畸变，产生晶体结构不完整性，但其尺度仅仅局限在1个或若干个原子级大小的范围内，这种缺陷就称为点缺陷。零维缺陷。;（2）线缺陷 如果晶体内部质点排列的规律性在某一方向上达到一定的尺度范围遭到破坏，就称为线缺陷，也称位错。又称一维缺陷。;（3）面缺陷 如果晶体内部质点排列的规律性在二维方向上一定的尺度范围内遭到破坏，就称为面缺陷，有晶体表面、晶界、相界、堆垛层错等若干种，又称二维缺陷。 ;（4）体缺陷 如果晶体内部质点排列的规律性在三维空间一定的尺度范围内遭到破坏，就称为体缺陷，例如亚结构（嵌镶块）、沉淀相、层错四面体、晶粒内的气孔和第二相夹杂物等，又称三维缺陷。;2.2 点缺陷 ;1. 按照位置和成分分类 ;1）空位： 正常结点没有被原子或离子所占据，成为空结点，称为空位或空穴 ;2）填隙质点： 原子或离子进入晶体中正常结点之间的间隙位置，成为填隙原子（或离子）或间隙原子（或离子）。 从成分上看，填隙质点可以是晶体自身的质点，也可以 是外来 杂质的 质点 ;3）杂质缺陷： 外来杂质质点进入晶体中就会生成杂质缺陷，从位置上看，它可以进入结点位置，也可以进入间隙位置 。;2. 按照缺陷产生原因分类 ;1）热缺陷： 当晶体的温度高于0K时， 由于晶格上质点热振动，使一部分能量较高的质点离开平衡位置而造成缺陷;（1）弗仑克尔缺陷： 在晶格热振动时， 一些能量较大的质点 离开平衡位置后，进 入到间隙位置，形成间隙质点，而在原来位置上形成空位 ;影响因素：—— 与晶体结构有很大关系 NaCl型晶体中间隙较小，不易产生弗仑克尔缺陷； 萤石型结构中存在很大间隙位置，相对而言比较容易生成填隙离子。 ;（2）肖特基缺陷： 如果正常格点上的 质点，在热起伏过程中 获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，而在晶体内部正常格点上留下空位 ;特点： 肖特基缺陷的生成需要一个像晶界、位错或者表面之类的晶格排列混乱的区域；正离子空位和负离于空位按照分子式同时成对产生，伴随晶体体积增加 ;产生 复合 浓度是温度的函数 随着温度升高，缺陷浓度呈指数上升，对于某一特定材料，在—定温度下，热缺陷浓度是恒定的。 ;2）杂质缺陷： 由于外来质点进入晶体而产生的缺陷 取 代 填 隙 ; 晶体中杂质含量在未超过其固溶度时，杂质缺陷的浓度与温度无关，这与热缺陷是不同的。 ; 虽然杂质掺杂量一般较小（~ 0.1%），进入晶体后无论位于何处，均因杂质质点和原有的质点性质不同，故它不仅破坏了质点有规则的排列，而且在杂质 质点周围的周期势场引起 改变，因此形成—种缺陷。 ;定比定律： 化合物分子式一般具有固定的正负离子比，其比值不会随着外界条件而变化，此类化合物称为化学计量化合物 ; 一些化合物的化学组成会明显地随着周围气氛性质和压力大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，由此产生的晶体缺陷称为非化学计量缺陷;生成 n 型或 p 型半导体的重要基础 例： TiO2-x（x=0~1），n型半导体 ;2.2.2 缺陷化学反应表示法 ;缺陷化学：凡从理论上定性定量地把材料中的点缺陷看作化学实物，并用化学热力学的原理来研究缺陷的产生、平衡及其浓度等问题的一门学科称为缺陷化学。 ;点缺陷符号： 克罗格-明克（Kroger-Vink）符号 ;① 主符号，表明缺陷种类； ② 下标，表示缺陷位置；“i”表示填隙位置 ③ 上标，表示缺陷有效电荷，“ ? ”表示有效正电荷，用“ ? ”表示有效负电荷，用“ ? ”表示有效零电荷，零电荷可以省略不标。 ;① 空位：V VM —— M 原子空位 VX —— X 原子空位 在金属材料中，只有原子空位 ; 对于离子晶体，如果只是 M2+ 离子离开了格点形成空位，而将 2 个电子留在了原处，这时电子被束缚在空位上称为附加电子，所以空位带有 2 个有效负电荷，写成 —— 正离子