《材料化学》晶体结构缺陷.pptx

晶体的结构缺陷;第一节点缺陷

一、类型A根据对理想晶体偏离的几何位置来分，有三类;B根据产生缺陷的原因分;;;2杂质缺陷

概念——杂质原子进入晶体而产生的缺陷。原子进入晶体的数量一般小于0.1%。

种类——间隙杂质

置换杂质

特点——杂质缺陷的浓度与温度无关，

只决定于溶解度。

存在的原因——本身存在

有目的加入(改善晶体的某种性能);3非化学计量结构缺陷（电荷缺陷）

存在于非化学计量化合物中的结构缺陷，化合物化学组成与周围环境气氛有关；不同种类的离子或原子数之比不能用简单整数表示。如：;;二、缺陷化学反应表示法;把离子化合物看作完全由离子构成（这里不考虑化学键性质），则在NaCl晶体中，如果取走一个Na+晶格中多了一个e,因此VNa必然和这个e/相联系，形成带电的空位——;（2）填隙原子：用下标“i”表示

Mi表示M原子进入间隙位置；

Xi表示X原子进入间隙位置。

（3）错放位置（错位原子）：

MX表示M原子占据了应是X原子正常所处的平衡位置，不表示

占据了负离子位置上的正离子。XM类似。

（4）溶质原子（杂质原子）：

LM表示溶质L占据了M的位置。如：CaNa

SX表示S溶质占据了X位置。

（5）自由电子及电子空穴：;（6）带电缺陷

不同价离子之间取代如Ca2+取代Na+——Ca·Na

Ca2+取代Zr4+——Ca”Zr;2书写点缺陷反应式的规则

（1）位置关系：

对于计量化合物（如NaCl、Al2O3），在缺陷反应式中作为溶剂的晶体所提供的位置比例应保持不变，但每类位置总数可以改变。

例：;;（1）缺陷符号

缺陷的有效电荷是相对于基质晶体的结点位置而言的，

用“.”、“/”、“×”表示正、负（有效电荷）及电中性。;表示Cl-的空位，对原结点位置而言，少了一个负电荷，所以

空位带一个有效正电荷。

计算公式：

有效电荷＝现处类别的既有电荷－完整晶体在同样位置上的电荷

（2）每种缺陷都可以看作是一种物质，离子空位与点阵空位

(h。)也是物质，不是什么都没有。空位是一个零粒子。;3写缺陷反应举例

（1）CaCl2溶解在KCl中;（2）MgO溶解到Al2O3晶格中;写出下列缺陷反应式：

(1)MgCl2固溶在LiCl晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)

(2)SrO固溶在Li2O晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)

(3)Al2O3固溶在MgO晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)

(4)YF3固溶在CaF2晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)

(5)CaO固溶在ZrO2晶体中(产生负离子空位，生成置换型SS);三、热缺陷浓度计算

若是单质晶体形成热缺陷浓度计算为：;四、点缺陷的化学平衡

缺陷的产生和回复是动态平衡，可看作是一种化学平衡。

1、Frankel缺陷：如AgBr晶体中;(2)Schottky缺陷：例：MgO晶体;例题：(a)在CaF2晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV，Schottky缺陷的生成能为5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？(b)如果CaF2晶体中含有10－6的YF3杂质，则在1600℃时，CaF2晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。;(b);晶体缺陷的应用;晶体缺陷的