第五章晶体缺陷ppt课件

1、 无限大晶体； 一切原子或离子都陈列在晶格中它们本人的位置上(无热振动； 没有晶格空位； 没有间隙原子或离子； 没有外来的杂质； 晶体的原子之比符合化学计量比。完美晶体：完美晶体： 与理想晶体有一些差别。如： 存在外表与界面，处于晶体外表的原子或离子与体内的不同； 原子或离子脱离平衡位置构成空位； 存在杂质原子; 有热振动； 偏离化学计量比。 实践晶体：实践晶体： 晶体缺陷的存在，破坏了完美晶体的有序性，引起晶体内能U和熵S添加。 按缺陷在空间的几何构型可将缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。 它们分别取决于缺陷的延伸范围是零维、一维、二维还是三维来近似描画。 每一类缺陷都会对晶体的性能产

2、生很大影响，例如点缺陷会影响晶体的电学、光学等性能，线缺陷会严重影响晶体的强度等机械性能。5-1 5-1 点缺陷点缺陷 是由于热运动是由于热运动, ,晶体中以空晶体中以空位、间隙原子、杂质原子为中心，位、间隙原子、杂质原子为中心，在一个或几个原子尺寸范围的微在一个或几个原子尺寸范围的微观区域内构成的畸变区域。观区域内构成的畸变区域。 点缺陷是是晶体中最简单、点缺陷是是晶体中最简单、最常见或者说一定存在的缺陷方最常见或者说一定存在的缺陷方式。式。一、点缺陷的类型一、点缺陷的类型1肖脱基肖脱基Schottky缺陷缺陷 晶体内部格点上的原子或离子晶体内部格点上的原子或离子运动到外表，在晶体内留空位。

3、运动到外表，在晶体内留空位。构成一个空位所需的能量构成一个空位所需的能量 ( 1eV)2费伦克尔费伦克尔Frenkel缺陷缺陷 假设晶体内部格点上的原子移到假设晶体内部格点上的原子移到晶格间隙位置构成间隙原子，同时晶格间隙位置构成间隙原子，同时在原来的格点位置上留下空位。构在原来的格点位置上留下空位。构成空位成空位-间隙原子。间隙原子。 3填隙原子缺陷 构成填隙原子的几率与原子半径和晶体构造相关。对多数晶体，构成填隙缺陷需求更大的能量。 构成一个间隙原子所需能量 ( 5eV)通常晶体中主要的热缺陷是空位。通常晶体中主要的热缺陷是空位。4色心色心 色心是一种非化学计量比引起的色心是一种非化学计量

4、比引起的空位缺陷。该空位可以吸收可见光空位缺陷。该空位可以吸收可见光使原来透明的晶体出现颜色，因此使原来透明的晶体出现颜色，因此称它们为色心。称它们为色心。 F心是离子晶体中的一个负离子空心是离子晶体中的一个负离子空位束缚一个电子构成的点缺陷。位束缚一个电子构成的点缺陷。 构成过程是碱卤晶体在相应的过量构成过程是碱卤晶体在相应的过量碱金属蒸汽中加热，例如：碱金属蒸汽中加热，例如：NaCl晶晶体在体在Na蒸汽中加热后呈黄色；蒸汽中加热后呈黄色；KCl晶晶体在体在K蒸汽中加热后呈紫色；蒸汽中加热后呈紫色；LiF在在Li蒸汽中加热后呈粉红色。蒸汽中加热后呈粉红色。 与F心相对的色心是V心。 当碱卤晶

5、体在过量的卤素蒸汽中加热后，由于大量的卤素进入晶体，为坚持电中性，在晶体中出现了正离子空位,构成负电中心。这种负电中心可以束缚一个带正电的“空穴所组成的体系称为V心。 V心和F心在构造上是碱卤晶体中两种最简单的缺陷。在有色心存在的晶体中，A、B两种元素的比例已偏离严厉的化学计量比。所以色心也是一种非化学计量引起的缺陷。 二、杂质原子 当杂质原子取代基质原子占据规那么的格点位置时，构成替位式杂质；假设杂质原子占据间隙位置，构成间隙式杂质。 替位式杂质在晶体中的固溶限决议于晶体构造、原子离子半径、电负性和化学价等要素。 杂质通常引起并存的电子缺陷，从而明显的改动资料的导电性。例如： Si晶体中含有As5+、P5时，由于金刚石四面体键仅需4个电子，所