固体物理晶体缺陷PPT.pdf

第四章 晶体缺陷 在实际晶体中，无论其化学成分和晶体结构都与理想晶 体有偏离，存在缺陷，使严格的平移对称性受到破坏． 缺陷的种类很多，按其几何特征可以分为 点缺陷(point defects)：空位、间隙原子 线缺陷(line defects)：位错、缺陷链 面缺陷(face defects)：堆垛层错、晶粒边 界 作用： 缺陷与晶体的物理、化学性质密切相关，往往 成为控制材料性能的关键因素 。 研究缺陷的特征、形成规律、它们之间的相互作用 研究内容： 以及与晶体各种性质的关系。 以及 §4.1 点缺陷 晶体中的点缺陷是 指在一个或几个原子的 微观区域内偏离理想晶 体结构所形成的缺陷. 空位 主要形式 间隙原子 杂质原子 它们之间还可以组合成更复杂的缺陷。 § 4．1．1 点缺陷的基本类型及特点 1. Frenkel 1. Frenkel 11.. FFrreennkkeell 缺陷 由于晶格的热振动，晶体中某些原子可以借助能 量涨落获得足够大的能量脱离平衡位置进入晶体中的 间隙位置形成间隙原子，原来的位置空了出来形成空 位．这种空位和间隙原子成对出现的缺陷称为夫伦克 耳缺陷。 + − + − + − − + − + + − + + + − − − + + − − + − − + − + − + (a) (b) 金属（a）和离子晶体（b）的夫伦克耳缺陷 1. 空位和间隙原子形成后，可以在晶体中运动，有 1. 11.. 时产生复合。在一定的温度下，空位和间隙原子 不断产生和复合，达到统计平衡时的数目是一定 的。 2. 依靠热涨落形成和运动的缺陷称热缺陷。它是固 2. 22.. 体中固有的相对于晶格基态的一种热激发，但与 格波不同，缺陷是局域的。 3. 热平衡态夫伦克耳缺陷数目可由体系的自由能极 3. 33.. 小原理求得。 2. Schottky缺陷 在一定温度下，晶体表面附近的原子由于热涨落 获得足够的能量，脱离格点位置后不在晶体内形成间 隙原子而是占据表面一个格点位置，这样便在表面附 近形成空位而没有同时出现间隙原子，这种缺陷称为 肖脱基缺陷． + _ + + −