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文档简介

第 四 节 离子晶体的点缺陷及导电性,本节主要内容：,7.4.1 离子晶体的点缺陷,7.4.2 离子晶体的导电性,7.4 离子晶体的点缺陷及导电性,7.4.1 离子晶体的点缺陷,本节我们讨论热缺陷在外力作用下的运动。对于离子晶体而言，离子导电性就是由于热缺陷在外电场作用下的运动引起的。,在此，我们只讨论典型的A+B-离子晶体，如图所示。,晶体中有四种缺陷，A+填隙离子， A+空位，B-填隙离子和B-空位。由于整个晶体是保持电中性的，因此，对于其中的肖特基缺陷，正负离子空位的数目是相同的；,对弗仑克尔缺陷则含有相同数目的正、负离子空位和正、负填隙离子。,7.4.2 离子晶体的导电性,(a)填隙离子沿虚线运动；,(b)无外场；,(c)有外电场。,在没有外电场时，这些缺陷作无规则的布朗运动，不产生宏观的电流。,当有外电场存在时，这些缺陷除作布朗运动外，还有一个定向的漂移运动，从而产生宏观电流。正负电荷漂移的方向是相反的但是由于电荷异号，正负电荷形成的电流都是同方向的。,假设 分别代表i种热缺陷的浓度和漂移速度，则四种缺陷总的电流密度为：,假定各热缺陷的运动是独立的，我们先考虑一个A+填隙离子在外电场作用下的运动情况。,填隙离子向左、右两边跳跃的概率分别为：,当沿x方向加电场时，一个正的填隙离子将在原来的离子势能上叠加电势能 ，势能曲线变成图(C)所示的情况，这时势能不再是对称的。,填隙离子左端的势垒增高了 ，,填隙离子右端的势垒却降低了 ，,每秒向左或向右跳动的概率，实际上也可以认为是每秒向左或向右跳动的步数，因此每秒向右的净步数为：,于是向右漂移的速度为,一般情况下，电场不很强，,上式可化为,式中称为离子迁移率，它与扩散系数D的关系为,上式实际上是一个普通的关系式，不仅限于离子晶体的导电性，这个关系称为爱因斯坦关系。,填隙离子的定向漂移产生的电流密度则表示为,电导率密切依赖于温度，
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