固体物理精品教学（华南理工大学）22-固体物理-缺陷与扩散教案.pdfVIP

固体物理-缺陷和扩散 宁洪龙 2014.6 发光材料与器件国家重点实验室 1 概述 2 缺陷 晶体中 的缺陷 和扩散 3 扩散 4 其他 发光材料与器件国家重点实验室 一、概述 晶体缺陷 （晶格的不完整性）：晶体中任何对完整周期性 结构的偏离就是晶体的缺陷。 结构缺陷：没有杂质的具有理想的化学配 比的晶体中的缺陷，如空位， 晶体的缺陷 填隙原子，位错。 化学缺陷：由于掺入杂质或同位素，或者化 学配比偏离理想情况的化合物晶 体中的缺陷，如杂质，色心等。 发光材料与器件国家重点实验室 扩散现象的本质是粒子无规则的布朗运动。晶体中的扩散 是指原子在晶体中的迁移过程。 外来杂质原子在晶体中的扩散。 晶体的扩散 基质原子在晶体中的扩散，即自扩散。 扩散都是通过点缺陷的迁移来实现的，因而实际晶体中 点缺陷的存在是扩散现象的前提条件。 发光材料与器件国家重点实验室 1 概述 2 缺陷 晶体中 的缺陷 和扩散 3 扩散 4 其他 发光材料与器件国家重点实验室 二、缺陷 1）多晶体和晶粒间界（面缺陷） 单一定向的晶格排列→单晶体：各向异性 许多晶粒组成→多晶体：多取向导致各向同性 晶粒之间的交界称为晶粒间界。晶粒间界内原子的排列是 无规则的。 当晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一个面的近邻，这 种缺陷为面缺陷。 发光材料与器件国家重点实验室 晶粒间界内原子排列的结构比较疏松，原子比较容易沿晶 粒间界扩散。 我们知道金属晶体常采用立方密积的结构形式，而立方密 积是原子球以三层为一组，如果把这样的一组三层记为 ABC ，则晶面的排列形式为：⋅⋅⋅ABCABCABCABC ⋅⋅⋅ 如果在晶体生长过程中，原来的Ａ晶面丢失，于是晶 面的排列形式变成：⋅⋅⋅ABCABCB CABC ⋅⋅⋅ 加 的B晶面便成为错位的面缺陷。⋅ 发光材料与器件国家重点实验室 2）位错（线缺陷） 当晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一条线的周围近邻， G 这就称为线缺陷。位错就是线缺陷。 H 刃型位错 A A ′ F E B ′ 刃型位错 螺旋位错