点缺陷和缺陷方程写法课件.pdf

《点缺陷和缺陷方程写法课件.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§2.3晶体结构缺陷回顾：完整晶体定义—原子严格按照空间点阵位置排列而成的晶体。举例—简单立方晶体(晶胞的八个阵点完全被原子占满，其他位置没有原子)。问题的提出：“金无足赤”每“k”含金量为4.166%，18k=18×4.166%=74.998%,24k=24×4.166%=99.984%1、定义晶体缺陷—对于理想晶体的各种偏离。2、分类*点缺陷—填隙原子、空位、杂质原子线缺陷—位错（刃型位错和螺型位错）面缺陷—表面、晶界、相界、堆垛层错体缺陷—空洞、夹杂物3、研究缺陷的意义实际晶体存在缺陷(不利，有利）；功能材料需要人为制造缺陷；材料制备过

2、程→质点扩散→缺陷点缺陷(pointdefect)一、点缺陷类型(typeofpointdefect)1.几何位置(geometricposition)1.1填隙原子(interstitialatom)：原子进入晶体中正常结点间的间隙位置。1.2空位(vacancy)：正常结点没有被原子或离子占据。1.3杂质原子(impurityatom)：外来原子进入晶格。点缺陷示意图2.产生原因(causeofproduce)弗仑克尔缺陷热缺陷肖特基缺陷产生原因杂质缺陷非化学计量结构缺陷2.12.1热缺陷热缺陷(thermaldefect)(thermalde

3、fect)a.a.定义定义：当晶体温度高于绝对：当晶体温度高于绝对0K0K时，由于晶格内原时，由于晶格内原子热振动，使一部分能量较大的原子偏离子热振动，使一部分能量较大的原子偏离平衡位置造成缺陷。平衡位置造成缺陷。b.b.特点特点：由原子热振动引起，缺陷浓度与温度有关。：由原子热振动引起，缺陷浓度与温度有关。热缺陷：““弗仑克尔缺陷弗仑克尔缺陷””与与““肖特基缺陷肖特基缺陷””以苏联物理学家雅科夫·弗仑克尔（ЯковФренкель）名字命名弗仑克尔缺陷定义：正常结点上的原子（离子）跳入间隙，形成间隙原子。特点：空位与间隙粒子成对出现，体积不发生

4、变化。热缺陷示意图以德国物理学家沃尔特·肖特基（WalterSchottky）的名字命名肖特基缺陷定义：正常结点上的原子离开平衡位置迁移到晶体表面，在原来位置形成空位。特点：对于离子晶体，正、负离子空位数相等，并伴随着晶体体积增加（新表面）。2.2杂质缺陷a.定义：外来原子进入晶体而产生的缺陷。b.特点：缺陷浓度与杂质含量有关，而与温度无关。2.3非化学计量结构缺陷a.定义：某些化合物的化学组成随周围环境变化而发生组成偏离化学计量的现象。b.特点：由气氛或压力变化引起，缺陷浓度与气氛性质、压力有关。二、缺陷化学二、缺陷化学1.1.定义定义：理论上定

5、性定量地把材料中的点缺陷看作化：理论上定性定量地把材料中的点缺陷看作化学实物，并用化学热力学原理来研究缺陷的学实物，并用化学热力学原理来研究缺陷的产生、平衡及其浓度等问题的一门学科。产生、平衡及其浓度等问题的一门学科。2.2.适用范围适用范围：研究对象是晶体缺陷中的点缺陷，且点：研究对象是晶体缺陷中的点缺陷，且点缺陷的浓度不超过某一临界值（约为缺陷的浓度不超过某一临界值（约为0.1at%0.1at%）。）。3.3.克罗格克罗格--明克（明克（KrogerKroger--VinkVink）缺陷符号）缺陷符号组成：主体—缺陷种类下标—缺陷位置上标—有效

6、电荷（正，负，零）二元化合物MgO缺陷1）离子空位：正常结点位没有质点，V'’和V‥MgO22）间隙离子）间隙离子：：MgMg‥和和OO'’ii33）错位（反结构））错位（反结构）：：MgMg和和OOOMg44）溶质原子）溶质原子：：外来杂质外来杂质CaCa进入进入MgOMgO晶格中取代晶格中取代MgMg，则，则CaCaMg外来杂质外来杂质CaCa进入进入MgOMgO晶格的间隙，则晶格的间隙，则CaCa‥i55）电荷缺陷）电荷缺陷：：自由电子自由电子ee’’表示有效负电荷（无特定位置）表示有效负电荷（无特定位置）电子空穴电子空穴hh·表示有效正电荷

7、（无特定位表示有效正电荷（无特定位置）置）66）带电缺陷）带电缺陷：不同价离子间的取代：不同价离子间的取代CaCa进入进入NaClNaCl晶格中取代晶格中取代NaNa，则，则CaCa·Na77）缔合中心）缔合中心：：空位堆，间隙堆空位堆，间隙堆44、缺陷反应方程式、缺陷反应方程式四个基本原则：四个基本原则：11）位置平衡）位置平衡：反应前后位置数不变（对基质而言，：反应前后位置数不变（对基质而言，看下标）看下标）22）质量平衡）质量平衡：反应前后质量不变（对杂质而言，看：反应前后质量不变（对杂质而言，看主体）主体）33）电荷平衡）电荷平衡：两边有效

8、电荷相同（看上标）：两边有效电荷相同（看上标）44）位置增殖）位置增殖：增加或减少点阵位置数，服从位置平：增加或减少点阵位