第7章 缺陷2021 本科精品课件.pptx

材料科学基础

第7章晶体缺陷2024/11/21

西游记Ref：/x/page/x0359hb9cys.html?天地本不全，经文残缺也应不全之理，这就是真经

理想晶体和偏离理想晶体：结构基元或者构成物体的粒子(原子、离子或分子等)完全按照空间点阵规则排列的晶体。晶体缺陷：把实际晶体中偏离理想点阵结构的区域，该区域内的粒子失去了正常的相邻关系。提问：哪个能量高？哪个是常态？为什么？

如何学习晶体缺陷1、什么是晶体缺陷？2、晶体缺陷有什么用？3、为什么晶体缺陷影响重大？4、有哪些晶体缺陷？5、采用哪些概念去描述？6、界定晶体缺陷的标准和程度？

科学方法

晶体缺陷分类阅读课文（5分钟）1、看懂了没有？2、分类的标准？

§7.1点缺陷晶体中的点缺陷包括空位、间隙原子和溶质原子，以及由它们组成的尺寸很小的复合体（如空位对或空位片等）。7.1.1空位与间隙原子(a)肖脱基空位(b)弗兰克尔空位图7-2晶体中的点缺陷空位，肖特基(Schottky)空位，弗兰克尔(Frenkel)空位，间隙原子

7.1.2点缺陷的平衡浓度C=

1、铝在300K时的空位平衡浓度为10-12，温度升到900K时，平衡浓度增加到10-4。根据上述数据计算铝晶体中空位形成能。2、铜晶体中空位浓度随温度的变化为：温度（K）10030050070090010001273空位浓度（n/N）10-5710-1910-1110-8.110-6.310-5.710-4根据上述数据计算铜晶体中空位形成能。

7.1.3点缺陷的移动ABABCAB(a)原来位置(b)中间位置(c)迁移后位置图空位从位置A迁移到位置B

7.1.4过饱和缺陷在点缺陷的平衡浓度下晶体的自由能最低，系统最稳定。当在一定的温度下，晶体中点缺陷的数目明显超过其平衡浓度时，这些点缺陷称为过饱和点缺陷，通常它的产生方式有三种:淬火(quenching)冷加工(coldworking)辐照(radiation)

补充章节Supplyment一、点缺陷的符号表征:Kroger-Vink符号以MX型化合物为例：1.空位（vacancy）用V来表示，符号中的右下标表示缺陷所在位置，VM含义即M原子位置是空的。2.间隙原子（interstitial）亦称为填隙原子，用Mi、Xi来表示，其含义为M、X原子位于晶格间隙位置。

3.错位原子错位原子用MX、XM等表示，MX的含义是M原子占据X原子的位置。XM表示X原子占据M原子的位置。4.自由电子（electron）与电子空穴(hole）分别用e，和h·来表示。其中右上标中的一撇“，”代表一个单位负电荷，一个圆点“·”代表一个单位正电荷。

5.带电缺陷在NaCl晶体中，取出一个Na+离子，会在原来的位置上留下一个电子e，，写成VNa’，即代表Na+离子空位，带一个单位负电荷。同理，Cl－离子空位记为VCl·，带一个单位正电荷。即：VNa’=VNa＋e，，VCl·=VCl＋h·。

其它带电缺陷：1)CaCl2加入NaCl晶体时，若Ca2+离子位于Na+离子位置上，其缺陷符号为CaNa·，此符号含义为Ca2+离子占据Na+离子位置，带有一个单位正电荷。2)CaZr,,表示Ca2+离子占据Zr4+离子位置，此缺陷带有二个单位负电荷。其余的缺陷VM、VX、Mi、Xi等都可以加上对应于原阵点位置的有效电荷来表示相应的带电缺陷。

二、缺陷反应表示法对于杂质缺陷而言，缺陷反应方程式的一般式（1）位置关系（2）质量平衡（3）电中性在化合物MaXb中，无论是否存在缺陷，其正负离子位置数（即格点数）的之比始终是一个常数a/b，即：M的格点数/X的格点数?a/b。如NaCl结构中，正负离子格点数之比为1/1，Al2O3中则为2/3。

2.缺陷反应实例基本原则，杂质在基质中的过程：杂质进入基质晶体时，一般遵循杂质的正负离子分别进入基质的正负离子位置的原则，这样基质晶体的晶格畸变小，缺陷容易形成。在不等价替换时，会产生间隙质点或空位。

18例1·写出NaF加入YF3中的缺陷反应方程式以正离子为基准，反应方程式为：以负离子为基准，反应方程式为：

19以正离子为基准，缺陷反应方程式为：以负离子为基准，则缺陷反应方程式为：例2·写出CaCl2加入KCl中的缺陷反应方程式

最难题型写出Al2O3加入MgO中的缺陷反应方程式写出Al2O3中加入MgO的缺陷反应方程式