固体物理-12-02晶体的线缺陷.pptVIP

—— 位错的攀移刃型位错还可以在垂直滑移面的方向上运动即发生攀移。攀移的实质是多余半原子面的伸长或缩短。 刃型位错的攀移 (a)正攀移 (b)原始位置 (c)负攀移 刃位错攀移示意图 （a）正攀移（半原子面缩短） (b)未攀移 （c）负攀移（半原子面伸长） 刃位错的运动 螺位错的运动 混合位错的运动 位错 类型 柏氏 矢量 位错线 运动方向 晶体滑移方向 切应力方向 滑移面数目 刃型 位错 螺型 位错 混合 位错 ⊥位错线 ⊥位错线本身 与b一致 与b一致 唯一确定 ∥位错线 ⊥位错线本身 与b一致 与b一致 多个 成角度 ⊥位错线本身 与b一致 与b一致 ——位错的滑移特征 （1）?可以通过柏氏矢量和位错线的关系来判断位错特征。b⊥t时为刃型位错，b∥t为螺型位错，对于混合型位错，b和t的角度在0°和90°。（2）?位错的滑移面包含柏氏矢量和位错线。（3）对于一根位错线而言，柏氏矢量是固定不变的。（4）位错线不能终止于完整晶体之中。 ——位错的观察 位错在晶体表面的露头 抛光后的试样在侵蚀时，由于易侵蚀而出现侵蚀坑，其特点是坑为规则的多边型且排列有一定规律。只能在晶粒较大，位错较少时才有明显效果。 薄膜透射电镜观察 将试样减薄到几十到数百个原子层(500nm以下)，利用透射电镜进行观察，可见到位错线。 透射电镜下观察到的位错线 * 弗仑克尔缺陷：一定温度下，格点原子在平衡位置附近振动，其中某些原子能够获得较大的热运动能量，克服周围原子化学键束缚而挤入晶体原子间的空隙位置，形成间隙原子，原先所处的位置相应成为空位。这种间隙原子和空位成对出现的缺陷称为弗仑克尔缺陷。 肖特基缺陷：由于原子挤入间隙位置需要较大的能量，所以常常是表面附近的原子A和B依靠热运动能量运动到外面新的一层格点位置上，而A和B处的空位由晶体内部原子逐次填充，从而在晶体内部形成空位，而表面则产生新原子层，结果是晶体内部产生空位但没有间隙原子，这种缺陷称为肖特基缺陷。 固体物理 Solid State Physics 西南科技大学 固体物理Solid State Physics 第十二章 晶体中的缺陷与扩散 §12.2 线缺陷 缺陷的含义：通常把晶体结构中和理想的点阵结构发生偏差的区域称为晶体的结构缺陷。 上节复习： §12.1 零维点缺陷 尺度仅仅局限在1个或若干个原子级大小的范围内的缺陷就称为点缺陷。 肖脱基（Schottky）缺陷 费伦克尔（Frenkel）缺陷 杂质缺陷（ impurity defect ） 色心（color center) 杂质质点（foreign particle） 空位（vacancy） 间隙质点（interstitial particle） 位置、成分 形成原因 热缺陷 （a）弗仑克尔缺陷的形成 （b）单质中的肖特基缺陷的形成 （只有空位产生） 特点 :空位与间隙质点成对出现； 晶体密度不变。 对于离子晶体，为保持电中性，正离子空位和负离子空位成对产生，晶体体积增大 图 热缺陷产生示意图 点缺陷对材料性能的影响 原因： 无论那种点缺陷的存在，都会使其附近的原子稍微偏离原结点位置才能平衡，即造成小区域的晶格畸变。 效果: 4、改变材料的力学性能 1、引起晶体导电性能的变化 2、填隙原子和肖脱基缺陷可引起晶体密度的变化。 3、形成其他晶体缺陷 5、引起晶体光学性能的变化。 位错概念的提出 用于解释晶体的塑性变形。 位错是原子的一种特殊组态，是一种具有特殊结构的晶格缺陷，也称为线缺陷。 12.2 线缺陷（line defects ，dislocation ） τ τ Geoffrey Taylor爵士1934年提出位错的概念 τ τ τ —— 位错的基本类型 1. 刃型位错 设有一简单立方结构的晶体，在切应力的作用下发生局部滑移，发生局部滑移后晶体内在垂直方向出现了一个多余的半原子面，显然在晶格内产生了缺陷，这就是位错，这种位错在晶体中有一个刀刃状的多余半原子面，所以称为刃型位错。 正刃型位错 位错线 通常称晶体上半部多出原子面的位错为正刃型位错，用符号“┴”表示，反之为负刃型位错，用“┬”表示。 负刃型位错 2. 螺型位错 晶体在外加切应力?作用下，沿ABCD面滑移，图中EF线为已滑移区与未滑移区的分界处。由于位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面，故称为螺位错。此种晶格缺陷被称为螺型位错。 螺旋位错分为左旋和右旋。 刃型位错 螺型位错 螺位错形成示意图 ABCD—滑移面 EF线——已滑移区与未滑移区的分界处(位错线)。 由于位错线周围