结构不完整性答案.ppt

无机材料科学导论;第三章 结构的不完整性 Chapter III Imperfection of Structures;3.1. 引言 Introduction;研究缺陷的目的;【缺陷分类】;主体符号: 原子离子: Al、Mg、 空位Vacancy: V 电子electron: e 孔穴hole: h 位置符号: 晶格中原有的位置: 原有晶格为Al 原有晶格间位置: interstitial sites i 电荷符号: 带正电: ˙˙, 带负电: ′′ 电中性: x 注意: 缺陷电荷为相对电荷reletive charge, 相对原有晶格而言 正常晶格: null or nil (非缺陷晶格) ;位置比例不变（但总量可变）：Al2O3: 2 : 3 电荷、质量平衡 电荷、质量不变 例: Al2O3 加入 MgO 浓度符号: [ ] [e ′] → n [h˙] → p ;3.3. 本征缺陷 (热缺陷) Intrinsic defects (thermal defects);;;Schottky 缺陷: 可能出现的其他情况 　　　TiO2 (one titanium vacancy and two oxygen vacancies) 　　　Al2O3 (a quintuplet) 晶格数发生变化: BaTiO3 Flenkel缺陷: 　　晶格数不发生变化 ;【热缺陷浓度】Concentration of Defect;本征缺陷浓度与温度及生成能之间的关系;同价杂质 Iso-solutes incorporation 特点: 无电荷变化 异价杂质 Aliovalent solutes 特点: 涉及电价补偿;【氧化还原缺陷】;3.5. 固溶体 Solid solution ;;连续固溶体 complete SS MgO-FeO Al2O3-Cr2O3, 部分固溶体 limited SS BaTiO3-CaTiO3 置换条件 置换型SS生成的关键因素： “相似者亲”：尺寸、结构、价; 密 度 ;;3.6. 固体电子结构与缺陷Electron structure defects in crystals ;【基】又称：基元 basis 晶体中最小的周期性重复的单元的原子（离子）或原子团称为基。 例如：NaCl, 蛋白质晶体的基中含一万 个原子, CH4分子晶体 ;【基矢与格矢】;复习;倒格子与布里渊区Reciprocal lattices Brillouin Zone;注意：倒格子矢量G的量纲是［L］-1 　　　　与波矢k (波数矢量)的量纲相同!;复习;;补充;;复习;复习;;3.6.1. 自由电子气模型Free electron gas model;金属;自由电子气模型的说明:;;;EF;;The Brillouin zone and Fermi surface of copper;3.6.3. 布洛赫定理 Bloch Theorem;自由电子模型的Sch?rdinger 波动方程 (一维)的解:;重要推论: 晶体中电子所受的势场V(r)具有与其晶格相同的周期.;与晶格周期性相同的势场;【布洛赫定理 】 Bloch theorem;;3.6.4 晶体能带 Energy band in crystals;;能带形成的解释（二）—布洛赫波与能带 ;π/a;;;;;GaAs三维能带构造;3.6.5. 半导体 semiconductors;能带结构决定载流子浓度!;【金属、绝缘体、半导体能带结构比较】;;;【能带中的费米能级的意义】Fermi level in band; ;本征半导体载流子数（number of carries）或浓度服从Fermi-Dirac分布。 载流子数随温度而定。;;;非本征半导体 extrinsic semiconductors （杂质半导体 impurity semiconductors）; ;;;;3.7 线缺陷及面缺陷 Linear planar defects;;;位错的移动：滑移;螺旋位