第二章-晶体缺陷1.ppt

目的要求：1.明确晶体结构缺陷的概念及缺陷的分类方法，知道点缺陷的形成原因和缺陷类型。掌握佛伦克尔缺陷和肖特基缺陷的异同。2.掌握固熔体的概念和分类方法，了解影响置换型固熔体的主要因素。3.熟悉四种非化学计量缺陷的结构、成因、特性及影响因素。4.熟悉形成连续固熔体所必须符合的条件。5.理解固熔体与缺陷的关系。了解同质多晶现象。6.了解各类线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）的特点及其在材料中应用。重点：点缺陷的类型，位错、面缺陷的基本类型和特点，固溶体的类型及形成条件难点：缺陷反应方程的写法，位错、面缺陷的基本类型和特点。根据缺陷的作用范围把真实晶体缺陷分四类：点缺陷：在三维尺寸均很小，只在某些位置发生，只影响邻近几个原子。线缺陷：在二维尺寸小，在另一维尺寸大，可被电镜观察到。面缺陷：在一维尺寸小，在另二维尺寸大，可被光学显微镜观察到。体缺陷：在三维尺寸较大，如镶嵌块，沉淀相，空洞，气泡等。二、热缺陷

(1)弗仑克尔缺陷具有足够大能量的原子（离子）离开平衡位置后，挤入晶格间隙中，形成间隙原子离子），在原来位置上留下空位。特点：空位与间隙粒子成对出现，数量相等，晶体体积不发生变化。例:纤锌矿结构ZnO晶体，Zn2+可以离开原位进入间隙，此间隙为结构中的另一半“四孔”和“八孔”位置。*CrystalsofNaCl,KCl,andKBrafterirradiationwithaTeslacoil.X-raybeam-NaCl:golden;KCl:violet;KBr:aquamarineF-centerdefectlevelinLiCl**第二节缺陷反应表示法由于晶体缺陷种类繁多，并且还可以看作化学物质发生象化学反应一样的缺陷化学反应，因此，为了讨论方便，有必要采用统一的符号表示各种缺陷―――克罗格－明克符号**一、点缺陷的表示法基本原则：在晶体中加入或去掉原子时，可视为加入或去掉一个中性原子；而对于离子则认为在加入或去掉原子的同时加入或去掉电子符号规则：缺陷(质点或空位)＋位置(节点或间隙)**设有二元化合物MX1、空位：分别用VM、VX表示M和X原子的空位。在克罗格－明克符号中，规定符号V表示空位，而下标永远表示位置VM缺陷符号缺陷位置缺陷电荷**2、填隙原子：分别用Mi、Xi表示M和X处于间隙位置。质点直接用元素符号表示，而下标i表示间隙位置3、杂质：用MX表示M原子被放在X原子的位置M置换（取代）X原子**4、溶质：分别用LM、SX表示L溶质和S溶质处于M和X位置如CaCl2在KCl中的溶解：CaK表示Ca处于KCl晶格中的K的位置，Cai表示Ca处于间隙位置**5、自由电子及电子空隙：在克罗格－明克符号中，规定符号分别表示自由电子(电子过剩)和电子空隙(缺少电子)，上标表示单位负电荷，表示单位正电荷它们都不属于特定原子（在光、热、电作用下可以在晶体中运动）**6、带电缺陷：对于离子晶体，取走一个正离子，即生成一个正离子空位，可以认为是取走一个中性原子，同时又引入一个电子，因此正离子空位带负电荷。而取走一个负离子，即生成一个负离子空位，可以认为是取走一个中性原子及一个电子(即引入一个电子空隙)，因此负离子空位带正电荷。**如NaCl晶体，可以标记为：带电缺陷又如：氟离子填隙：Fi’Ca2＋进入KCl晶格取代K＋可记为：Ca2＋进入ZrO2晶格取代Zr4＋可记为：原子空位不带电；而离子空位必然伴随过剩电子或正电空穴，后者被束缚（局限）于空位之中形成带电空位缺陷。KCa·**7、缔合中心：一个点缺陷可能与另一种带有相反电荷的点缺陷相互缔合成一组或一群缺陷，组成缔合中心。可用括号来标记。如:库仑力**二、缺陷反应表示法基本方法：将缺陷看作化学物质