晶体结构缺陷-类型-面缺陷-固溶体-5PPT文档格式.ppt

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C、杂质原子（、杂质原子（ForeignParticle）：

指外来质点进入正：

指外来质点进入正常结点位置或晶格间隙，形成常结点位置或晶格间隙，形成杂质缺陷。

杂质缺陷。

3.1晶体结构缺陷的类型晶体结构缺陷的类型材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学点缺陷是晶体中最为重要的一类，它与材料的点缺陷是晶体中最为重要的一类，它与材料的电电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程有关学性质、光学性质、材料的高温动力学过程有关。

空位空位双空位双空位成成对对的的离离子子空空位位间隙间隙原子原子位移位移原子原子材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学

（2）线缺陷）线缺陷线缺陷也称为一维缺陷，是指在一维方向上偏线缺陷也称为一维缺陷，是指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷。

离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷。

如如各种位错各种位错（Dislocation），它的产生和运动与材料），它的产生和运动与材料的一些力学性能有关，如韧性或脆性。

的一些力学性能有关，如韧性或脆性。

（3）面缺陷）面缺陷又称为二维缺陷，二维方向偏离理想晶体中的又称为二维缺陷，二维方向偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷。

如周期性、规则性排列而产生的缺陷。

如晶界、表面、晶界、表面、堆积层错堆积层错等等（4）体缺陷）体缺陷又称为三维缺陷，指在局部的三维空间偏离理又称为三维缺陷，指在局部的三维空间偏离理想晶体的周期性、规则性排列而产生的缺陷。

如想晶体的周期性、规则性排列而产生的缺陷。

如第第二相粒子团、空位团二相粒子团、空位团等。

它与物系的等。

它与物系的分相分相、偏聚偏聚等等过程有关。

过程有关。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学

（1）热缺陷）热缺陷-本征缺陷本征缺陷热缺陷亦称为本征缺陷，是指由热缺陷亦称为本征缺陷，是指由热起伏的原热起伏的原因所产生的空位或（和）间隙质点因所产生的空位或（和）间隙质点（原子或离（原子或离子）。

子）。

缺陷的产生和复合始终处于一种动态平衡，缺陷的产生和复合始终处于一种动态平衡，与化学反应类似。

与化学反应类似。

热缺陷包括弗仑克尔缺陷（热缺陷包括弗仑克尔缺陷（Frenkeldefect）和）和肖特基缺陷（肖特基缺陷（Schottkydefect）3.1.2按缺陷产生的原因分类按缺陷产生的原因分类主要有主要有热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷、热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷、电荷缺陷和辐照缺陷电荷缺陷和辐照缺陷等。

等。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学热缺陷的浓度与温度有关，温度升高，热热缺陷的浓度与温度有关，温度升高，热缺陷浓度增加。

缺陷浓度增加。

特征是空位和间隙质点特征是空位和间隙质点成对出现。

成对出现。

注：

在离子晶体中，正负注：

在离子晶体中，正负离子空位成比例出现，同离子空位成比例出现，同时伴随有体积的增加时伴随有体积的增加。

（a）弗仑克尔缺陷的形成）弗仑克尔缺陷的形成（b）单质中的肖特基缺陷的形成）单质中的肖特基缺陷的形成图图2-62-6热缺陷产生示意图热缺陷产生示意图材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学

（2）杂质缺陷）杂质缺陷杂质缺陷亦称为组成缺陷，是由外加杂质杂质缺陷亦称为组成缺陷，是由外加杂质的引入所产生的缺陷。

的引入所产生的缺陷。

其特征是如果杂质的含其特征是如果杂质的含量在固溶体的溶解度范围内，则量在固溶体的溶解度范围内，则杂质缺陷的浓杂质缺陷的浓度与温度无关度与温度无关。

如半导体材料就是利用掺杂效。

如半导体材料就是利用掺杂效应制得的。

如红宝石激光器：

应制得的。

Al2O3中掺入中掺入Cr2O3，微量物质的存在，会改变基质晶体的物，微量物质的存在，会改变基质晶体的物理性质。

理性质。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学（3）非化学计量缺陷）非化学计量缺陷非化学计量缺陷是指组成上偏离化学中的定比定非化学计量缺陷是指组成上偏离化学中的定比定律所形成的缺陷律所形成的缺陷。

它是由基质晶体与介质中的某些。

它是由基质晶体与介质中的某些发生交换而产生的。

发生交换而产生的。

特点特点：

组成明显地随着周围气氛的性质和压力的：

组成明显地随着周围气氛的性质和压力的大小的变化而变化。

这种缺陷是生成大小的变化而变化。

这种缺陷是生成N型和型和P型半导型半导体的重要基础。

如：

体的重要基础。

TiO2在还原气氛下，形成在还原气氛下，形成TiO2-x（x0-1），这是一种），这是一种N型半导体。

型半导体。

Zn1-xO，P型。

型。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学（4）电荷缺陷电荷缺陷质点排列的周期性未受到破坏，但因电子或质点排列的周期性未受到破坏，但因电子或空穴的形成使晶体的势场发生畸变而产生的缺陷。

空穴的形成使晶体的势场发生畸变而产生的缺陷。

非金属晶体在接近如：

非金属晶体在接近0K时，价带中电子满排，导时，价带中电子满排，导带全空，当价带电子获足够能量时跃过禁带入导带，则带全空，当价带电子获足够能量时跃过禁带入导带，则导带中的电子、价带中的空穴使晶体的势场畸变，从而导带中的电子、价带中的空穴使晶体的势场畸变，从而产生电荷缺陷。

产生电荷缺陷。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学（5）辐照缺陷）辐照缺陷辐照缺陷是指材料在辐照之下所产生的结辐照缺陷是指材料在辐照之下所产生的结构的不完整性。

产生色心（构的不完整性。

产生色心（Colorcenter）、位）、位错环等。

辐照对金属、非金属、高分子材料的错环等。

辐照对金属、非金属、高分子材料的操作效应是不同的。

操作效应是不同的。

如中子辐照如中子辐照-导致金属产生间隙原子和空位。

导致金属产生间隙原子和空位。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学3.2点缺陷3.2.1点缺陷的符号表征点缺陷的符号表征Kroger-Vink符号符号

（1）空位空位空位（空位（Vacancy）用）用V来表示来表示，则，则VM、VX分别表示分别表示M原子和原子和X原子空位。

原子空位。

符号中的右下标表示缺陷所在位置符号中的右下标表示缺陷所在位置，VM、VX分别表示分别表示M或或X位置是空的。

位置是空的。

（2）间隙原子间隙原子间隙（间隙（interstitial）原子用）原子用Mi、Xi表示表示M或或X原子原子处于间隙位置。

处于间隙位置。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学（3）错位原子错位原子错位原子用错位原子用MX、XM等表示，等表示，MX表示表示M原子占原子占据据X的位置。

的位置。

（4）自由电子和电子空穴自由电子和电子空穴在典型离子晶体中，电子（在典型离子晶体中，电子（electron）或电子空）或电子空穴（穴（hole）是属于特定的离子，可以用离子价来表）是属于特定的离子，可以用离子价来表示。

但在有些情况下，示。

但在有些情况下，有的电子或空穴可能并不属有的电子或空穴可能并不属于某一特定的离子，在外界的光、电、热作用下，于某一特定的离子，在外界的光、电、热作用下，可以在晶体中运动，这样的电子与孔空称为自由电可以在晶体中运动，这样的电子与孔空称为自由电子和电子孔空，分别用子和电子孔空，分别用e和和h表示。

表示。

其中右上标分其中右上标分别表示一个单位的负电荷和一个单位正电荷。

别表示一个单位的负电荷和一个单位正电荷。

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学（5）带电缺陷带电缺陷如：

在如：

在NaCl晶体晶体:

取出一个取出一个Na+，则可以把它，则可以把它写成，此符号代表写成，此符号代表Na空位。

即：

空位。

其它的带电缺陷可以用类似方法表示，其它的带电缺陷可以用类似方法表示，如：

材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScience）西南科技大学西南科技大学（6）缔合中心缔合中心电电性性相相反反的的缺缺陷陷距距离离接接近近到到一一定定程程度度时时，在在库库仑仑力力作作用用下下会会合合成成一一组组或或一一群群，产产生生一一个个缔缔合合中中心心。

通通常常把把了了发发生生缔缔合合的的缺缺陷陷写写在在圆圆括括号号内内来来表表示示缔缔合合中中心心。

如如：

（VNaVCl）材料科学基础（材料科学基础（FundamentalsofMaterialsScienceFundamentalsofMaterialsScienc