固体物理学-5省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.pptVIP

点缺点

晶体中原子扩散

线缺点—位错

面缺点

离子晶体中缺点和离子性导电

;完美晶体：全部原子或离子都排列在晶格中它们自己位置上，没有外来杂质；晶体原子之比符合化学计量比。

实际晶体：与理想晶体有一些差异。或多或少地存在这么那样缺点。

晶体缺点存在，破坏了完美晶体有序性，引发晶体内能U和熵S增加。

;按缺点在空间几何构型可将缺点分为点缺点、线缺点、面缺点和体缺点，它们分别取决于缺点延伸范围是零维、一维、二维还是三维。每一类缺点都会对晶体性能产生很大影响，比如点缺点会影响晶体电学、光学和机械性能，线缺点会严重影响晶体强度、电性能等。;5.1点缺点

热缺点

热缺点数目标统计

杂质原子

色心

极化子;点缺点—晶体周期性被破坏程度在一个点附近1至几个原子间距范围.

点缺点类型：

热缺点—原子热运动所产生

杂质—晶体中外来原子

色心—一个引发晶体颜色改变点缺点

极化子—晶体中存在多出电子时引发晶格畸变;1.热缺点

热缺点因为晶格热运动而产生点缺点.包含空位、填隙原子和夫仑克尔缺点。

1）空位（Schottky缺点）

和填隙原子;热缺点数目标统计

1)热缺点数目

由热力学可知，在等温过程中，当热缺点数目到达平衡时，系统自由能取极小值：

;因为晶体中出现空位，系统自由能改变：;在N+n1个原子位置中出现n1个空位，其微观状态数为：;b）间隙原子平衡数目;c）Frenkel缺点平衡数目：;热缺点运动

a)空位运动;b)间隙原子运动;2.杂质原子;3.色心;极化子;5.2晶体中原子扩散

扩散宏观规律

扩散微观机制

;晶体中原子扩散本质是原子无规布朗运动。;扩散过程必须满足连续性方程：

;１）恒定源扩散;2）保持表面浓度不变;——误差函数（概率积分）;3)扩散系数与温度关系;;2.扩散微观机制;扩散系数微观表示式：;a)空位机制;与;对于原子自扩散和晶体中替位式杂质或缺位式杂

质异扩散，普通能够认为是经过空位机制扩散。;b)间隙原子机制;在普通情况下，杂质原子异扩散要比原子自扩散快。这是因为当杂质原子取代原晶体中原子所在格点位置时，因为两种原子大小不一样???必定会在杂质原子周围产生晶格畸变。所以，在杂质原子周围，轻易产生空位，有利于杂质原子扩散。

影响扩散系数原因很多，如晶体其它缺点：位错、层错、晶粒间界等都对扩散过程有影响。而各种影响原因主要都是经过影响扩散激活能Q表现出来。所以，在研究原子扩散过程中，扩散激活能是一个非常主要物理量。

;5.3线缺点—位错

位错描述,柏格斯回路

刃型位错

螺型位错

螺型位错与晶体性质

;;E;3.螺位错：b平行于位错线．;4.位错与晶体性质;位错是晶体中线缺点，位错线在晶体中形成一畸变管道．在管道内及其附近，因为晶格畸变有较大应力集中，在晶体内形成应力场，位错线附近原子能量高于正常格点上原子能量，所以管道内及其附近原子轻易被杂质原子替换，且易被腐蚀。

晶体表面位错露头处最轻易被腐蚀，选取适当腐蚀液，可观察到形成锥形腐蚀坑．;螺型位错在晶体表面形成一生长台阶，新凝结原子最

轻易沿台阶集结，所以晶体生长中轻易沿着螺旋面生长出新一层，而且依次排序不会把台阶毁灭．

;5.4面缺点

堆垛层错

孪晶界面

晶粒间界

;堆垛层错

密堆积结构晶体中某个原子层发生堆积错误，称为堆垛层错（stackingfault），如立方密积fcc晶体中正常堆积次序：···ABCABC···，若堆垛次序为···ABCABABC···，则称发生层错。

孪晶界面

孪晶（twin)是一对连生晶块，两晶块以特定取向相交接形成界面，称为孪晶界面（twinplaneboundary）。;晶粒间界

固体从蒸汽、溶液或熔体中结晶出来时，只有在一定条件下，比如有籽晶存在时，才能形成单晶，而大多数固体属于多晶体。多晶是由许多小晶粒组成。这些小晶粒本身能够近似看作单晶，且在多晶体内做杂乱排列。多晶体中晶粒与晶粒交界区域称为晶粒间界.;晶界结构和性质与相邻晶粒取向差相关，当取向差小于10?时，晶界称为小角晶界；当取向大于10?时晶界称为大角度晶界。实际多晶材料普通都是大角度晶界，但晶粒内部亚晶界则是小角晶界。最简单小角晶界是对称倾斜晶界。

图中是简单立方结构晶体

中界面为（100）面倾斜

晶界，相当于一系列平行

、伯氏矢量在[100]方向

上刃型位错线。

小角晶界含有阻止原子扩

散作用。;5.5离子晶体中缺点和离子性导电;1.AX型离子晶体中点缺点;以正填隙离子为例

;离子越过势垒频率：;离子向右运动漂移速度;估算得：;3.离子导电率;——Eins