3-《材料科学基础》第三章-晶体结构缺陷(下).pptVIP

 一、固体的表面 二、晶界 三、堆垛层错 补充：界面行为（润湿与粘附） CaF2多晶体 SEM 图 NaCl表面层中Na+向里，Cl-向外移动并形成双电层 1、晶界的分类 2、界面的特性 3、晶界偏聚 b ．大角度晶界 图2-20 面心立方晶体中的抽出型层错(a)  和插入型层错(b) 图4-2-6 表面粗糙度的影响 图4.2.7 粘附功和界面张力 这种结构变化，并不改变层错处原子最近邻的关系(包括配位数、键长、键角)，只改变次邻近关系，几乎不产生畸变，所引起的畸变能很小。因而，层错是一种低能量的界面。 原因：堆垛层错 eg: 反映孪晶界面 孪晶：两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面构成镜面对称的位相关系，这两个晶体称为孪晶；这一公共晶面称为孪晶面 补充：界面行为（润湿与粘附） S V L 沾湿 图4.2.1固体进入液体过程 S V L 图4.2.2液体在固体表面的铺展 S V L 图4.2.3浸湿过程 S V L S 沾湿 浸湿 铺展 图4.2.4固体进入液体过程 S V L θ γSV γLV γSL 图4.2.5液滴在固体表面的接触角 接触角和 Young方程 表面改性 A B S L V C D δs.cosθ δs θ S L V C D δs.cosθn n.δs θn B A (a) (b) S L γLV γSV V 本节重点掌握： 1、概念： 表面与界面 晶界 2、填空： 离子晶体表面的离子极化变形和离子重排过程 晶界结构的分类 §3.4 体缺陷 volume defect 体缺陷：由点缺陷或面缺陷造成在完整的晶格中可能存在着空洞或夹杂有包裹物等,使晶体内部的空间晶格结构整体上出现了一定形式的缺陷。 掌握内容 * * * 四、位错的来源和增殖 2、位错的生成：晶体在凝固及生长过程中的位相差、饱和空位 的聚集、局部应力集中产生滑移等 1、位错的密度 位错密度是单位体积晶体中所含的位错线的总长度： ρ= L/V（cm-2） 一般，位错密度也定义为单位面积所见到的位错数目 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 位错增殖的F-R源机制 位错的增殖 ：晶体在变形过程中位错会大量增殖 ● 弗兰克-瑞德源（Frank-Read） Si中的位错源 本节重点掌握： 概念： 位错 伯格斯矢量 位错的类型 §3.3 面缺陷 planar defect （教课书第四章 固体的表面与界面） 实际存在的物质都是具有有限体积的，物质的边界上总是存在着分界面。 根据分界面两侧物质聚集状态（气、液、固）的不同，存在着固—固、固—液、固—气、液—液、液—气等五种情况。 固体的表面：固体—气体之间的分界面 固体的界面: 固体—固体之间的分界面。（界面行为：粘附） 固体—液体之间的分界面。（界面行为：润湿与粘附） ?晶界：多晶体中晶粒之间的接触界面。 （包括同相晶粒之间的接触界面、异相晶粒之间的接触界面 ） 面缺陷: 是将材料分成若干区域的边界，如表面、界面、晶界。 外表面 内晶界 概念 左图为初始氧化铝粉末，右图为氧化铝陶瓷多晶结构 多晶体中晶粒尺寸与晶界所占多晶体中体积百分数关系 当晶粒平均尺寸为1μm时，晶界占多晶体总体积的1/2！ 1、固体的表面力场 2、固体的表面状态 3、固体的表面能 一、固体的表面 1、固体的表面力场 晶体中每个质点周围都存在着一个力场，在晶体内部，质点力场是对称的。但在固体表面，质点排列的周期重复性中断，使处于表面边界上的质点力场对称性破坏，表现出剩余的键力。 离子晶体表面的离子极化变形和离子重排过程 2、固体的表面状态（结构、几何形态） 松弛 NaCl晶体表面形成一个 0.02nm厚度的双电层 王鹏 晶体内部 晶体表面 0.281nm 0.266nm 0.020nm Ag@AgCl光催化剂机理研究 铝板 晶体的各向异性 制备和加工条件不同 晶格缺陷、空位或位错 吸附 原子尺寸上是凹凸不平的。 晶面的不均匀性 原因 了解两个概念 表面粗糙度会引起表面力场变化，进而影响其表面性质。 　　从色散力的本质可见，位于凹谷深处的质点，其色散力最大，凹谷面上和平面上次之，位于峰顶处则最小；反之，对于静电力，则位于孤立峰顶处应最大，而凹谷深处最小。 　　由于固体表面的不平坦结构，使表面力场变得不均匀，其活性和其它表面性