晶体结构缺陷.ppt

二、由于间隙正离子，使金属离子过剩Zn1+xO和Cdl+xO属于这种类型。过剩的金属离子进入间隙位置，带正电，为了保持电中性，等价的电子被束缚在间隙位置金属离子的周围，这也是一种色心。例如ZnO在锌蒸汽中加热，颜色会逐渐加深，就是形成这种缺陷的缘故。第126页,共136页，星期六，2024年，5月由于间隙正离子，使金属离子过剩型结构（II）e第127页,共136页，星期六，2024年，5月缺陷反应可以表示如下：或按质量作用定律间隙锌离子的浓度与锌蒸汽压的关系为；第128页,共136页，星期六，2024年，5月如果Zn离子化程度不足，可以有（此为一种模型）上述反应进行的同时，进行氧化反应：（此为另一种模型）则在650℃下，ZnO电导率与氧分压的关系0.61.02.63.01.81.4-2.5-2.72.2-2.1logσ-2.3LogPO2(mmHg)实测ZnO电导率与氧分压的关系支持了单电荷间隙的模型，即后一种是正确的。第129页,共136页，星期六，2024年，5月三、由于存在间隙负离子，使负离子过剩具有这种缺陷的结构如图所示。目前只发现UO2+x，可以看作U2O8在UO2中的固溶体，具有这样的缺陷。当在晶格中存在间隙负离子时，为了保持电中牲，结构中引入电子空穴，相应的正离子升价，电子空穴在电场下会运动。因此，这种材料是P型半导体。第130页,共136页，星期六，2024年，5月由于存在向隙负离子，使负离子过剩型的结构（III）hh第131页,共136页，星期六，2024年，5月对于UO2+x。中的缺焰反应可以表示为：等价于：根据质量作用定律又[h●]=2[Oi’’]由此可得：[Oi’’]∝PO21/6。随着氧压力的增大，间隙氧的浓度增大，这种类型的缺陷化合物是P型半导体第132页,共136页，星期六，2024年，5月四、由于正离子空位的存在，引起负离子过剩Cu2O、FeO属于这种类型的缺陷。以FeO为例缺陷的生成反应：等价于：从中可见，铁离子空位本身带负电，为了保持电中性；两个电子空穴被吸引到这空位的周围，形成一种V一色心。第133页,共136页，星期六，2024年，5月根据质量作用定律[OO●]≈1[h●]=2[VFe’’]由此可得：[h●]∝PO21/6随着氧压力的增大，电子空穴浓度增大，电导率也相应增大。第134页,共136页，星期六，2024年，5月由于正离子空位的存在，引起负离子过剩型结构缺陷（IV）h第135页,共136页，星期六，2024年，5月2、无限固溶体（连续固溶体、完全互溶固溶体），是由两个(或多个)晶体机构相同的组元形成的，任一组元的成分范围均为0～100%。Cu-Ni系、Cr-Mo系、Mo-W系、Ti-Zr系等在室温下都能无限互溶，形成连续固溶体。MgO-CoO系统，MgO、CoO同属NaCl型结构，rCo2+=0.80埃，rMg2+=0.80埃，形成无限固溶体，分子式可写为MgxNi1-xO，x=0~1；PbTiO3与PbZrO3也可形成无限固溶体，分子式写成：Pb（ZrxTi1-x）O3，x=0~1。第94页,共136页，星期六，2024年，5月二、置换型固溶体（一）、形成置换固溶体的影响因素1.原子或离子尺寸的影响-Hume-Rothery经验规则2、晶体结构类型的影响3、离子类型和键性4、电价因素第95页,共136页，星期六，2024年，5月1.原子或离子尺寸的影响-Hume-Rothery经验规则以r1和r2分别代表半径大和半径小的溶剂(主晶相)或溶质(杂质)原子(或离子)的半径，当时，溶质与溶剂之间可以形成连续固溶体。当