材料化学固体中的点缺陷PPT教案

1、会计学1材料化学固体中的点缺陷材料化学固体中的点缺陷第1页/共60页零维缺陷杂质点缺陷本征点缺陷取代缺陷间隙缺陷空位缺陷错位缺陷第2页/共60页一维缺陷位错处的杂质原子位错第3页/共60页二维缺陷堆垛层错小角晶粒间界孪晶界面第4页/共60页三维缺陷空 洞包藏杂质沉 淀第5页/共60页电子缺陷价带空穴导带电子第6页/共60页具有刃位错的点阵图具有螺位错的点阵图Q是滑移面第7页/共60页晶粒间界第8页/共60页堆垛层错第9页/共60页点缺陷名称缺陷在晶体中所占的格位点缺陷所带有效电荷 中性 正电荷，负电荷第10页/共60页第11页/共60页原子/离子本该占据的格位(错位缺陷)。第12页/共60页

2、FeV.iZniZn.iZn第13页/共60页热振动的原子在某一瞬间可以获得较大的能量，挣脱周围质点的作用，离开平衡位置，进入到晶格内的其它位置形成间隙原子，而在原来的平衡格点位置上留下空位。热振动的原子在某一瞬间可以获得较大的能量，挣脱周围质点的作用，离开平衡位置，进入到晶格内的其它位置形成间隙原子，而在原来的平衡格点位置上留下空位。离开平衡位置的原子有三个去处：离开平衡位置的原子有三个去处： （1）迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，使晶体内部留下空位，称为肖特基（）迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，使晶体内部留下空位，称为肖特基（Schottky）缺陷或肖特基空位；）缺陷或肖特

3、基空位；第14页/共60页(2)挤入点阵的间隙位置挤入点阵的间隙位置，在晶体中同时形成数，在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原目相等的空位和间隙原子，则称为弗兰克尔（子，则称为弗兰克尔（Frenkel）缺陷；）缺陷；弗仑克尔弗仑克尔（Frenkel）缺陷缺陷第15页/共60页AgBr中的Frenkel缺陷 KCl中的Schottky缺陷Br-Ag+Cl-K+第16页/共60页)2exp()(2/1kTNNncFiFF第17页/共60页)2exp(kTNncSSS第18页/共60页第19页/共60页第20页/共60页第21页/共60页第22页/共60页BaLaTiTi34131OTiTiBaL

4、a第23页/共60页ONiLiONiOOLi1224/)1 (2/第24页/共60页热NiO，也可以将部分Ni2+被氧化为Ni3+ONiNiLi213NiLiNiNiNiNi第25页/共60页第26页/共60页GeAseAsGe第27页/共60页导带价带EDGeAsED是使 激发一个电子所需能量 是一个能给出电子的缺陷，叫做施主缺陷，它所在的能级叫做施主能级， ED叫施主电离能。这种以电子导电为主的半导体叫做n型半导体。,eAsEAsGeDGeGeAsGeAs第28页/共60页GeBhBGe,第29页/共60页导带价带EA,GeBEA是使 放出一个空穴所需能量 是一个能接受电子的缺陷，叫做受主

5、缺陷，它所在的能级叫做受主能级， EA叫受主电离能。这种以空穴导电为主的半导体叫做p型半导体。hBEBGeAGe,GeBGeBe第30页/共60页第31页/共60页第32页/共60页第33页/共60页第34页/共60页21eDEDeDEDDDhAEAhAEAAA 211DE2DEDD1AEA2AEA第35页/共60页hAgeVEAgeAgeVEAgKAKKDK,)6 . 5()4 . 6(Eg8.5eVED6.4eVEA5.6eVKAg,KAg第36页/共60页KAg第37页/共60页,ZnCu,eCuECuZnDZnhCuECuZnAZn,EDEA,ZnCu,ZnCu第38页/共60页ZnC

6、u第39页/共60页材料中的点缺陷对材料性能的影响？4.6 点缺陷对材料性能的影响点缺陷对材料性能的影响 第40页/共60页42材料性能42Chapter2 Structure of Materials第41页/共60页第42页/共60页第43页/共60页第44页/共60页第45页/共60页第46页/共60页第47页/共60页第48页/共60页第49页/共60页第50页/共60页第51页/共60页第52页/共60页20世纪70年代中期研制成功了锂电池，这种电池具有高能量密度，高可靠性，自放电小以及应用固体电解质，可以全密封等特点，替代了锌汞电池，使植入式起搏器的寿命延长到(510)年。新型钛外

7、壳用于封装电池及电路，内部则由环氧树脂及硅橡胶填充。新型钛外壳以及特殊屏蔽物能够很好地保护内部物件，并且减少外部电磁干扰。安装了这类新型起搏器的病人可以安全地使用微波炉及其它家用或办公室内的常用电器。 用于心脏起搏器的锂碘电池固体电解质 LiI碘化锂固态电解质的低导电性将电流限制在微安级别，但已经足够驱动心脏起搏器了。碘化锂隔膜能够自动愈合，这样使得锂碘电池非常安全、可靠是植入式心脏起搏器供电能源的最佳选择。电池和控制电路工程上的进步使得植入式电池只有先前的一半大小了。自从1972年以来，大约有50 万个锂碘电池成功地应用于植入式心脏起搏器中。 第53页/共60页可能的充电方式？第54页/共6

8、0页第55页/共60页这种晶体在X射线激发下会产生荧光，形成闪烁现象。最早得到应用的闪烁晶体是掺铊碘化钠 (T1：NaI)晶体。该晶体的发光波长在可见光区，闪烁效率高，又易于生长大尺寸单晶，在核科学和核工业上得到广泛的应用。 闪烁晶体：是指一大类在放射线或原子核粒子作用下发生闪光现象的晶体材料。 随着计算机技术和激光技术的发展，人类已经走进了崭新的光电子时代；而实现这一巨大变化的物质基础不是别的，正是硅单晶和激光晶体。可以断言，晶体材料的进一步发展，必将谱写出人类科技文明的新篇章。 第56页/共60页58（1）对力学性质的影响对力学性质的影响晶体的机械强度大大降低晶体的机械强度大大降低（2）对

9、催化性能的影响对催化性能的影响固相催化剂的催化性能与晶体表面有关，固相催化剂的催化性能与晶体表面有关，而晶体表面广义地说，可以认为就是点阵结构的缺而晶体表面广义地说，可以认为就是点阵结构的缺陷。事实上催化剂表面的晶格畸变、空位缺陷等往陷。事实上催化剂表面的晶格畸变、空位缺陷等往往就成为催化反应发生的活性中心。往就成为催化反应发生的活性中心。58第57页/共60页59SiAsSiSiSiSiGaSiSi（3）对电学性质的影响对电学性质的影响 Ga掺杂掺杂Si形成形成p型半导体型半导体As掺杂掺杂Si形成形成n型半导体型半导体59Chapter2 Structure of Materials第58页/共60页60（4）对光学性质的影响对光学性质的影响 BGO的的晶体结构晶体结构如果起始原料中包含高于千如果起始原料中包含高于千万分之几的杂质，万分之几的杂质，BGO晶晶体在光和体在光和X射线辐照下就会射线辐照下就会变成棕色，形成辐照损伤，变成棕色，形成辐照损伤，它的探测性能就明显下降。它的探测性能就明显下降。因此，生长因此，生长BGO晶体需要晶体需要用高纯用高纯(99.999)的的B