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第二章晶体结构缺陷(一)

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第二章晶体结构缺陷(一)null第二章 晶体结构缺陷 第二章 晶体结构缺陷 2.1 晶体结构缺陷的类型 2.2 点缺陷 2.3 线缺陷 2.4 面缺陷 2.5 固溶体 2.6 非化学计量化合物null缺陷的含义:通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。 理想晶体:质点严格按照空间点阵排列。 实际晶体:存在着各种各样的结构的不完整性。 缺陷对材料性能的影响2.1晶体结构缺陷的类型 2.1晶体结构缺陷的类型 分类方式:  几何形态:点缺陷、线缺陷、面缺陷等  形成原因:热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺...

第二章晶体结构缺陷(一)
null第二章 晶体结构缺陷 第二章 晶体结构缺陷 2.1 晶体结构缺陷的类型 2.2 点缺陷 2.3 线缺陷 2.4 面缺陷 2.5 固溶体 2.6 非化学计量化合物null缺陷的含义:通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。 理想晶体:质点严格按照空间点阵排列。 实际晶体:存在着各种各样的结构的不完整性。 缺陷对材料性能的影响2.1晶体结构缺陷的类型 2.1晶体结构缺陷的类型 分类方式:  几何形态:点缺陷、线缺陷、面缺陷等  形成原因:热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷等一、按缺陷的几何形态分类 一、按缺陷的几何形态分类 1. 点缺陷 2. 线缺陷 3. 面缺陷 4. 体缺陷null1.点缺陷(零维缺陷)   缺陷尺寸处于原子大小的数量级上,即三维方向上缺陷的尺寸都很小。 包括:空位(vacancy)、间隙质点(interstitial particle)、杂质质点(foreign particle),如图2-1所示。  点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关。null光生伏特效应图2-1 晶体中的点缺陷   图2-1 晶体中的点缺陷   (a)空位(b)杂质质点(c)间隙质点2.线缺陷(一维缺陷)2.线缺陷(一维缺陷)  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,即缺陷尺寸在一维方向较长,另外二维方向上很短。如各种位错(dislocation),如图2-2所示。 线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密切相关。 图2-2  (a) 刃位错 (b)螺位错 图2-2  (a) 刃位错 (b)螺位错 (a) (b)3.面缺陷 3.面缺陷 面缺陷又称为二维缺陷,是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷,即缺陷尺寸在二维方向上延伸,在第三维方向上很小。如晶界、表面、堆积层错、镶嵌结构等。 面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性有关。 图2-3 面缺陷-晶界 图2-3 面缺陷-晶界 图2-4 面缺陷-堆积层错 面心立方晶体中的抽出型层错(a)和插入型层错(b)图2-4 面缺陷-堆积层错 面心立方晶体中的抽出型层错(a)和插入型层错(b)图2-5 面缺陷-共格晶面 面心立方晶体中{111}面反映孪晶图2-5 面缺陷-共格晶面 面心立方晶体中{111}面反映孪晶二、按缺陷产生的原因分类二、按缺陷产生的原因分类 1. 热缺陷 2. 杂质缺陷 3. 非化学计量缺陷 4. 其它原因,如电荷缺陷,辐照缺陷等1.热缺陷 1.热缺陷 定义:热缺陷亦称为本征缺陷,是指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点(原子或离子)。 类型:弗仑克尔缺陷(Frenkel defect)和肖特基缺陷(Schottky defect) 热缺陷浓度与温度的关系:温度升高时,热缺陷浓度增加图2-6 热缺陷产生示意图 图2-6 热缺陷产生示意图 (a)弗仑克尔缺陷的形成(空位与间隙质点成对出现)(b)单质中的肖特基缺陷的形成2.杂质缺陷 2.杂质缺陷 定义:亦称为组成缺陷,是由外加杂质的引入所产生的缺陷。 特征:如果杂质的含量在固溶体的溶解度范围内,则杂质缺陷的浓度与温度无关。 杂质缺陷对材料性能的影响3.非化学计量缺陷 3.非化学计量缺陷 定义:指组成上偏离化学中的定比定律所形成的缺陷。它是由基质晶体与介质中的某些组分发生交换而产生。如Fe1-xO、Zn1+xO等晶体中的缺陷。 特点:其化学组成随周围气氛的性质及其分压大小而变化。是一种半导体材料。4. 其它原因,如电荷缺陷,辐照缺陷等
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