次晶体缺陷课件

3133215次晶体缺陷11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。3133215次晶体缺陷3133215次晶体缺陷11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。第3章晶体缺陷分类(几何特征)点缺陷--在三维空间的各个方面上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺度(节点上或邻近的微观区域内)，包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子等；线缺陷--在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称一维缺陷，如各类位错；面缺陷--在一个方向上尺寸很小，另外两个方向上扩展很大，也称二维缺陷。晶界、相界、孪晶界和堆垛层错等都属于面缺陷。13/9晶体中各种偏离理想结构的区域——晶体缺陷23晶体缺陷扩散塑形变形烧结相变再结晶氧化性能屈服强度断裂强度塑性电阻率磁导率合作学习兴起于美国，作为一种新兴的教学模式和方法，是当代主流的教学理论与策略之一，被誉为“近十几年来最重要和最成功的教学改革”[1]。发展至今，它受到国内外越来越多教育工作者和研究者的重视，并在一些课堂教学中进行实践与研究，取得了一定的研究成果[2]。基于此，本文结合笔者在半导体技术教学中采用分组合作学习的教学模式，谈谈在该课程中的具体实施过程以及取得的效果，针对存在的问题提出具体的解决方法。一、分组合作学习的具体实施1.合理分组。分组合作学习是以小组为基本形式，以小组成员的合作性活动为主体的一种教学活动。合理科学的分组，是合作学习取得成功的关键和前提。因此，可以考虑让学生自愿编组，同时教师根据具体情况按照“组内异质，组间同质”的原则进行适当调整、总体把握，尽可能地做到优化组合、强弱互补[3，4]。这样组成的合作学习小组成员更具多样性，组员的思考也更加深入，组内有更丰富的信息输入和输出，能够激发出更多、更深刻的见解和感受。分组合作学习可以让学生的学习由被动变为主动，把个人自学和小组交流结合起来，发挥学生的主观能动性和主体作用，真正成为学习的主人。2.任务分配。由于半导体技术的发展具有前沿性和综合性，教师可以根据教学内容适当提供一些知识点较容易并贴近日常生活的课题，让每个学习小组根据兴趣爱好选择一个题目，根据自身情况商榷所承担的课题任务。把选择权和分配权交给学生，可以充分调动他们的积极性，激发学习热情，尽可能地发挥自身特长与才能。最后，小组将每个成员负责的任务以及综合组员间讨论的结果进行汇总，整理形成课程论文和课件，与全班同学分享研究成果。3.成果展示。每个小组派出代表，将本组的研究成果进行交流展示，并让全班同学进行提问、讨论，该小组其他成员也可回答或补充，使每个学生都有机会发表自己的见解。英国作家萧伯纳说过：“如果你有一个苹果，我有一个苹果，彼此交换，我们每个人仍只有一个苹果；如果你有一种思想，我有一种思想，彼此交换，我们每个人就有了两种思想，甚至多于两个思想。”学生主动参与活动，进行思想间的交流与碰撞，以便纠正不正确的观点，从而使知识点更加全面和完整。需要注意的是，教师要及时汇总学生交流展示中出现的问题，指出并纠正其存在的不足，并对重难点进行详细讲解，加深学生对知识点的理解与掌握。4.评价体系。合理的评价机制，是分组合作学习教学模式取得成功的重要保障，主要包括教师评价和组间互评。一方面，教师应及时对小组汇报情况进行点评及打分，把对小组集体和成员的评价相结合，将学习过程和学习结果评价相结合，主要侧重过程评价和集体评价。这样小组成员可以充分认识到每个成员只是个体，小组才是共同体，共同参与合作才能实现目标，确立一种不仅需要个人努力还要乐于与同学相互合作的良性制约机制，从而在小组竞争过程中，不再是小组成员之间的相互竞争，而是团队和团队之间的相互竞争，形成“组内成员合作，组间成员竞争”的形式，使学生间的权衡评价体制更为人性，让他们认识到合作学习过程的意义和乐趣，培养合作学习的精神。[5]另一方面，组间互评是获得有价值的信息的反馈，是评价结果重要的参考依据。让学生参与到成绩的评价中来，成为评价体系中的主人，可以让他们体会到评价体系的民主化和公平性。二、教学效果1.提高学生学习的积极性，激发求知欲。主动性学习是获得能力的关键。分组合作学习可以发挥学生的主观能动性，激发求知欲，增加对所学知识的兴趣。美国心理学家布鲁纳说过：“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣。”另外，让学生主动参与到教学中，当学生有了讨论的机会，提升了主动性，就会从被动学习转换到主动学习，体会到获得知识的喜悦感和成就感。而且，学生在分组合作学习的过程中，他们的独立性、主动性和创造性也会得到相应的发展。2.有利于学生对知识点的理解与掌握。分组合作学习要求把学生从旁观者变为参与者。由于学习任务由大家共同分担，所以每个小组成员要积极参与学习活动，各抒己见，集思广益，尽其所能，这样才能对所学知识点有更全面的理解。更重要的是，作为讲授者的学生，为了能够将本组的研究成果表述得更准确、清晰，让其他同学能听懂，就必须对所负责的课题研究得更透彻。因此，学生的学习积极性和自学能力得到很好的提升，有助于?χ?识点的理解与掌握。3.培养学生的团队合作意识和集体荣誉感。分组合作学习是以合作、交流、互动学习为基本形式的教学活动，以小组集体成绩作为评价标准，共同完成教学任务。这种学习方式能有效促进学生在学习上共同合作，相互帮助，共同提高，在合作中学会学习，在学习中学会合作，从合作学习的过程中认识合作的重要性，培养他们的团队合作意识。另外，分组合作学习不仅是同学间彼此交流知识的过程，也是相互沟通感情、增强交际能力以及提高人际关系的过程。它使每位成员融入集体，增强集体意识，培养集体荣誉感，认识到相互合作、共同进步的意义。同时，这将为学生今后进入社会走上工作岗位打下良好的基础。三、存在的问题及解决措施1.一些学生参与合作学习的积极性不高。在分组合作学习的过程中，一些学生对合作学习不够重视，参与的积极性不高，远没有达到分组合作学习的目标。针对这一现象，教师应有目的地对这些分学生进行情感交流和思想引导，让他们认识到合作学习的重要性，体会到合作学习所获得的乐趣。另外，进一步优化评价体系，增加小组自评环节[6]，可以在一定程度上约束这些的惰性，从而增加他们的参与度。2.小组内合作学习的时间得不到有效保障。由于小组内的合作学习是在课外进行，讨论地点和时间并不确定，这势必会导致小组内的合作学习时间得不到保证，从而使分组合作学习的效果在一定程度上大打折扣，达不到预期的目标。对于这一问题，有两点措施值得尝试。一是拓宽小组合作学习的交流渠道。由于各种因素的影响，小组成员很难集中讨论，这时可以利用网络社交平台进行讨论学习，解决时间和空间上的局限性。二是加强教师的监督力度。如果条件允许的?，教师可以适当参与到小组合作学习中去，让学生感受到教师的重视和关心。另外，教师也可以通过检查小组合作学习的记录，了解学生的讨论互动情况。这都可以有效地保证小组内合作学习的时间，充分保障分组合作学习的教学效果。四、总结结合笔者的教学实践，本文探讨了分组合作学习这一教学模式在普通本科院校半导体技术教学中的应用，阐述了相关思考，希望能为广大教育者提供借鉴和参考。分组合作学习是一个动态发展过程，需要通过师生间的信息传递和反馈进行适当调整，不断提高与完善，最终达到预期的教学效果。教师是教育的第一资源，是教育的基石。近些年，随着国家和地方经济的发展，教师队伍得到了全社会的关注与重视，待遇虽也有了一定的提高，但也还存在着不少问题，特别是农村教师队伍存在的问题更为突出。一、农村小学教师队伍职业倦怠现状分析（一）教师职业认同感偏低，转换职业的意愿比较明显1.教师特别是小学教师工作时间长、工作压力大。教师的工作量无法用几节课来衡量，付出与回报难以相匹配。小学教师不仅仅要上课、备课、批改作业，还要承担大量的教学以外的工作，如独生子女、留守儿童较多，特别是在边远山区农村，近四分之一的孩子是留守儿童，即使不是留守儿童，农村孩子的家长也基本上是将孩子托付给学校和老师，教师其实无法指望家长与学校配合起来管教孩子；再如社会各部门对教育“美其名”为“关注”，其实常常是在利用教育资源做些社会工作，这无形中让教师承担了远超教育教学的工作任务，而这些超出的工作量又没有任何收入弥补。2.教师职业生活压力大。在信息较为发达的今天，乡村教师横向纵向对比，普遍感觉待遇收入低，生活压力大，想为家庭做点事情，心有余而力不足。有的教师为解决住房问题，想方设法多赚点钱，于是出现了不少教师兼职或者有偿家教的现象；有的教师感叹“不是我不爱教书，实在是教不起书”，因为这些思想的存在，严重影响了工作；再者现在的教师以40岁左右为主，孩子处于小学和中学阶段，农村的教师自身面临着孩子的教育问题，也无法安心工作。3.教师职业的专业发展单一。目前教师普遍的心态认为当教师唯一有期望的就是职称，其他没有什么盼头。现行的职称制度对于大部分人来说上升空间有限，原本行政岗位可以团结人、历练人、激励人，可现在学校行政缺乏吸引力，做学校行政工作没有额外的待遇，却要承担相应的责任，有着比普通教师更大的工作量，甚至还会影响自己的教学工作，这对于大部分教师来说，他们更愿意安于现状。（二）教师流动呈现单向趋势，优秀教师流失较多近年来，山区优秀教师向一些办学条件好、地处县城或者是福利待遇较高的学校流动。分析其原因：一是出于对自身成长的考虑。农村在生源、教师专业成长等方面都无法和城区相比，而在职称评聘等方面却与城区一样的硬件条件，如城区教师要指导学生获奖可能就会比农村教师容易得多，县级及以上的教学公开课也较容易且机会多。二是出于生活压力的考虑。比如照顾子女或者老人，特别是希望自己的孩子能进入城区小学就读等等。水往低处流，人往高处走。优秀教师向一些办学条件好、福利待遇较高的学校流动，而一些工作和生活环境较艰苦的农村学校就成为了优秀教师的培养基地，不少教师经过几年的培养，稍微崭露头角，就争取到条件较好的学校或城区的学校。当然，还有部分教师出于职业懈怠不流动，得过且过，实际也于教育工作不利。（三）现有教师人事管理制度，制约着教师队伍的优化现行的教师人事管理制度，要求教师编制要严格按照总量控制的原则进行核编。多年来教育主管部门严格执行多年前国家规定的中小学教职工编制标准意见来核定教师，其实很少考虑当前的课程结构变化、教师年龄结构变化、学龄人口的变化以及学校发展的需要。1.无法满足学校课程开设的需要。现在学校除了正常的执行省颁课程，还要求要开设信息技术课、足球课、棒球课、心理健康教育课等综合实践或者校本课程，仅小学就有十多门学科。随着教育的发展，学校也非常需要配备专职的图书管理人员、心理健康教师等。如果严格按照编制，学校现有的教师仅够语文、数学两门学科的教师数量，再加上现在大学培养的教师大多是非常专业化的，不比之前中师所培养的“万金油”教师，他们不能较好地承担起其他学科的教学或者担任全科教师。所以现在农村学校教师或缺编或学科教师失衡，农村教师其实已无法满足课程开设的需要。2.无法满足学校办学的需要。现在招聘的新教师虽学历高，他们大多是在初、高中实习，对小学的教材教法不大熟悉，教小学确实存在着较大的问题。随着学龄人口的逐步增加，不少农村小学在逐步恢复，可是按照现行的教师编制要求，无法多配备教师，只能采取包班，家长对此既不满意也不信任，所以稍有点“办法”的家长都把孩子往中心校或者城区小学送。这样形成了恶性循环，学生数少了又制约了教师数和学校的发展。3.教师队伍呈现老龄化现象。随着全国人口步入老龄化，教师队伍也不可避免地进入这一阶段，然而这对于教育特别是小学和幼儿园教育来说不是好事，根据《中国青年报》调查报道，全国乡村小学50岁以上教师占比22%。我校的状况是小学在编教师84人，4人交流外校，2人重特大病，实际在校78人，其中50岁以上的18人，占23%，平均年龄39？郾6岁，平均工龄22年，教师队伍断层，再过三五年，学龄人口增加，如何应对？二、应对农村小学教师队伍职业倦怠现象的对策与建议（一）适当增加教师编制，保证学校发展需求1.适当增加编制。小学教师编制总量应根据教育发展、生源变化和学校布局调整等具体情况进行调整，满足学校长远发展的需要，特别是农村地区地域广、校点多、规模小、学生分散，对教师的需要远大于城区，应适当对村小、教学点的教师编制给予倾斜。如果农村的村小、教学点都能根据国家规定开设相关的课程，教学质量上去了，能相对稳定农村家长对教育的追求，也不会一味地把孩子送到城里，这在一定程度上也可缓解城镇的办学压力。2.适度提前内退或调整岗位。对于年龄偏大，确实因身体原因无法坚持在岗的教师要给予提前内退或调整岗位的政策支持。这样，也可以促进农村教师队伍年轻化，提升农村教师队伍活力。（二）改善教师生活质量，提高职业吸引力1.改善生活设施。政府要加大对学校特别是农村学校的资金投入，设置专项资金，着力改善农村教师的生活条件。目前大部分学校的教师都在走教，学校缺乏必要的生活设施，要加快兴建教工宿舍或周转房，完善水、电、娱乐等生活配套设施，为教师提供一个舒适的生活环境，营造一个家的感觉，让教师安心舒心地工作。2.提高经济待遇。建议由财政另外拨出专项经费用以教师绩效奖励，并适度提高绩效待遇，对于学校行政，在绩效中给予享受一定的职务补助，引领教师积极向上。3.关心教师生活。教师是个弱势群体，身心处于亚健康状态，政府要积极主动地关心教师生活，帮助教师解决后顾之忧。如，每两年定期组织教师全面体检，腾出城区经济适用房名额给予困难教师购置，每年开展全县性教工文体活动，建立教师患重特大病帮扶机制等。（三）提升教师政治待遇，增强教师职业荣誉感1.加强学校党支部建设。各级党委学校支部要让更多优秀的教师加入到党组织，成为学校教育教学的主力军和先锋队。2.强化先进教师的引领作用。提高各级先进教师表彰和考核优秀的名额，近些年，不少农村学校优秀教师相对前几年没增反而减，大多数教师甚至一辈子默默无闻，与先进无缘。为此，教育主管部门及学校要强化先进教师的引领作用，对于获得先进的教师要进行大力宣传，并给予一定的物质奖励。3.加强学校中层班子建设。对于中小一级的中层行政要适当增加编制，特别是区域广、校点多的农村中小，既可以促进内部管理，又能激活部分教师特别是年轻教师的上进心，增强活力，适度解决教师的职业懈怠。（四）建立教师培训机制，促进县域内教育均衡1.新教师城区跟岗培训。教育均衡，首要的是教师资源均衡，要让优秀的教师资源为农村所用。所以要把每年新录用的教师安排到城区的优质学校跟岗培训，同时要规定，新教师进城区经过一年的实习跟岗培训后，回到原岗位必须服务满五年。用名校名师影响新教师，从而促进全县教师共同进步。2.加强教师培训与交流。教师要不断地培训进修，加强交流研究，跟上时代发展的脚步。要增加学校教师的培训经费，把专家“请进来”，让教师“走出去”，提高教师教育水平与教学质量。教师职业是一个光荣的职业，关系着国家的兴衰，全社会都要真心行动起来，关爱教师，让教师职业变得有吸引力，让年轻人都想来当教师，教育才真有出路，国家和民族才能发展得更好。3133215次晶体缺陷11、获得的成功越大，就越令人高兴。1第3章晶体缺陷

分类(几何特征)点缺陷--在三维空间的各个方面上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺度(节点上或邻近的微观区域内)，包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子等；线缺陷--在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称一维缺陷，如各类位错；面缺陷--在一个方向上尺寸很小，另外两个方向上扩展很大，也称二维缺陷。晶界、相界、孪晶界和堆垛层错等都属于面缺陷。13/9晶体中各种偏离理想结构的区域——晶体缺陷2第3章晶体缺陷分类(几何特征)13/9晶体中各3

晶体缺陷扩散塑形变形烧结相变再结晶氧化性能屈服强度断裂强度塑性电阻率磁导率3晶体缺陷扩散塑形变形烧结相变再结晶氧化性能屈服强度断裂强33.1点缺陷(Pointdefect)

空位(vacancy)间隙原子(interstitialatom)(a)肖脱基缺陷(b)弗兰克尔缺陷(c)间隙原子

Schottky空位Frenkel空位+间隙原子43.1点缺陷(Pointdefect)(a)肖3.1.1点缺陷的形成原子热振动——热平衡缺陷——点阵弹性畸变改变电子的动能和势能由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷（热平衡缺陷）空位形成能E:在晶体内取出一个原子放在晶体表面所需的能量（不改变晶体的表面积和表面能）(a)体系能量与原子间距的关系(b)原子间作用力和距离的关系53.1.1点缺陷的形成原子热振动——热平衡缺陷——点阵弹性点缺陷的其他形成方式高温淬火高能粒子(如中子、质子、α粒子等)的辐照效应冷变形加工晶体中的点缺陷数量超过了其平衡浓度——

过饱和的点缺陷6点缺陷的其他形成方式高温淬火高能粒子(如中子、质子、α粒子等3.1.2点缺陷的平衡浓度由热力学原理可知，在恒温下，系统的自由能F为F=U-TS(3.1)△F=△U-T△S△F=nEv

–T(△Sc+n△Sf)(3.2)U为内能，S为总熵值(组态熵Sc和振动熵Sf)，T为绝对温度设由N个原子组成的晶体中含有n个空位，形成一个空位所需能量为

Ev(空位形成能)则晶体中含有n个空位时，其内能增量为△U=nEvn个空位造成晶体组态熵的改变为△Sc，振动熵的改变为△Sf故自由能的改变为：k为玻尔兹曼常数(1.38X10-23J／K)；W为微观状态数根据统计热力学，组态熵可表示为

Sc=klnW(3.3)73.1.2点缺陷的平衡浓度由热力学原理可知，在恒温下，系在晶体中N+n阵点位置上存在n个空位和N个原子时可能出现的不同排列方式数为

W=(N+n)!/N!n!(3.4)

△Sc=S(n空位)-S(0空位)

=k{ln[(N+n)!/N!n!]-ln1}=kln[(N+n)!/N!n!](3.5)当N和n值都非常大时，可用Stirling近似公式(lnx!≈xlnx-x)将上式改写为在平衡时自由能为最小，即(Ə△F/Ən)T=0

(Ə△F/Ən)T=Ev-T△Sf-kT[ln(N+n)-lnn]=0则(3.2)式为△F=nEv–T(△Sc+n△Sf)=n(Ev-T△Sf)-kT[(N+n)ln(N+n)-NlnN-nlnn]△Sc＝k[(N+n)ln(N+n)-NlnN-nlnn]ln[n/(N+n)]=-(Ev-T△Sf)/kT当N≫n时，

≈ln(n/N)故空位在T温度时的平衡浓度为

C=n/N=exp[-(Ev-T△Sf)/kT]=exp(△Sf/k)exp(-Ev/kT)8在晶体中N+n阵点位置上存在n个空位和N个原子时可能出A=exp(△Sf/k)，是由振动熵决定的系数，在1-10之间

C=Aexp(-Ev/kT)(3.6)将(3.6)式中指数的分子分母同乘以阿伏加德罗常数NA(6.023xl0-23)，有C=Aexp(-NAEv/kNAT)=Aexp(-Qf/RT)(3.7)Qf=NAEv，为形成1摩尔空位所需作的功(J／mol)

R=kN为气体常数(8.31J／mol)9A=exp(△Sf/k)，是由振动熵决定的系数，在1-10按照类似的计算，也可求得间隙原子的平衡浓度C’C’=n’/N’=A’exp(-△E’v/kT)(3.8)

点缺陷平衡浓度的影响因素:△EvT

N’为晶体中间隙位置总数

n’为间隙原子数

△E’v为间隙原子的形成能10按照类似的计算，也可求得间隙原子的平衡浓度C’C’=n’/N3.1.3点缺陷的运动点缺陷形成消失运动

金属晶体的电阻增加，体积膨胀，密度减小离子晶体的导电性改善过饱和点缺陷(淬火空位，辐照缺陷)可提高金属的屈服强度点缺陷晶体性能变化空位空位间隙原子间隙原子间隙原子空位(复合)原子的自扩散点缺陷的迁移能113.1.3点缺陷的运动点缺陷形成消失运动点缺陷晶体缺陷的分类(几何特征)

点缺陷的概念

点缺陷的平衡浓度及其公式推导习题集P143-1~3-53-9~3-1512晶体缺陷的分类(几何特征)

点缺陷的概念

点缺陷的平衡浓度及3.2位错(dislocation)弹性变形塑性变形----主要方式是滑移(sliporglide)在晶体表面有滑移线3.2.1位错理论的产生3.2.1.1理论切变强度(TheoreticalShear

Strength)的估算弗兰克尔假设：（1

）完整晶体（2）刚性滑移133.2位错(dislocation)弹性变形3.2.114143.2.1.2位错概念的引入根据塑性变形的晶体学性、不均匀性和滑移行为是逐渐扩展等特点，人们设想在晶体中会存在某些缺陷，这些缺陷可以使形变过程在局部地方发生、滑移区逐渐扩展，而不需要2个晶面作整体的相对刚性滑动，这样就有可能降低晶体滑移所需要的力。1934年，TaylorOrowanPlanyi位错153.2.1.2位错概念的引入根据塑性变形的晶体学性3.2.2位错的基本类型和特征3.2.2.1刃型位错(edgedislocation)刃型位错的结构特点(1)刃型位错有一个额外的半原子面(2)位错线是己滑移区与未滑移区的边界线EF，可以是直线、折线或曲线163.2.2位错的基本类型和特征3.2.2.1刃型位错几种形状的刃型位错线

17几种形状的刃型位错线

17刃型位错的特点(3)正、负之分（相对的）；(4)位错周围的点阵发生弹性畸变，有切(正)应变，滑移面上下方应力符号相反；(5)在位错线周围的过渡区(畸变区)原子具有较大的平均能量。但该区只有几个原子间距宽，畸变区是狭长的管道end18刃型位错的特点(3)正、负之分（相对的）；(4)位错周围的3.2.2.2螺型位错(screwdislocation)螺型位错的特征(4)分为右旋和左旋螺型位错(左右手法则)(1)无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的(2)位错线周围点阵发生弹性畸变，只有平行于位错线的切应变，无正应变(3)位错线一定是直线，是已滑移区与未滑移区的边界线193.2.2.2螺型位错(screwdislocatio螺型位错的结构特征右旋螺位错左旋螺位错逆时针顺时针(4)分为右旋和左旋螺型位错(左右手法则)(5)位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减小20螺型位错的结构特征右旋螺位错3.2.2.3混合型位错

(mixeddislocation)上层原子下层原子213.2.2.3混合型位错

(mi222223233.2.3

柏氏矢量3.2.3.1柏氏回路和柏氏矢量(BurgersCircuitandBurgersVector)实际晶体的柏氏回路完整晶体的相应回路(正)刃型位错刃型位错的重要特征:柏氏矢量与位错线垂直。243.2.3柏氏矢量3.2.3.1柏氏回路和柏氏矢量(Bu实际晶体的柏氏回路完整晶体的相应回路(负)刃型位错右手法则确定刃型位错的正、负即食指指向位错线的方向，中指指向柏氏矢量的方向，则拇指的指向代表多余半原子面的位向，且规定拇指向上者为正刃型位错；反之为负刃型位错。起点25实际晶体的柏氏回路完整晶体的相应回(右旋)螺型位错实际晶体的柏氏回路完整晶体的相应回路螺型位错的重要特征:柏氏矢量与位错线平行26(右旋)螺型位错实际晶体的柏氏回路左旋螺型位错实际晶体的柏氏回路完整晶体的相应回路柏氏矢量与位错线同向平行为右螺旋位错柏氏矢量与位错线反向平行为左螺旋位错27左旋螺型位错实际晶体的柏氏回路混合型位错28混合型位错28刃型位错：b·L=0右螺旋位错：b·L=b

φ=0°(b

xL

xcos

φ)左螺旋位错：b·L=-b

φ=180°混合位错b=bs+be

螺型分量：bs=bcosφ刃型分量：be=bsinφ位错类型的定义STOP29刃型位错：b·L=0位错类型的定义STOP293.2.3.2柏氏矢量的特性(1)柏氏矢量是一个反映位错周围点阵畸变总累积的物理量。由此，可把位错定义为柏氏矢量不为零的晶体缺陷。|b|表示畸变的程度，称为位错的强度。(2)柏氏矢量的守恒性。一根位错线的柏氏矢量是恒定不变的，与回路无关。(3)柏氏矢量的唯一性。一根不分岔的位错线，不论其形状如何变化、各处的位错类型是否相同，其各部位的柏氏矢量都相同；而且当位错运动改变方向时，其柏矢量不变，一根位错线具有唯一的柏氏矢量。303.2.3.2柏氏矢量的特性(1)柏氏矢量是一个反映位

位错结点b2+b3=b1柏氏矢量的总和为零的情况(4)柏氏矢量为b的位错分解后各位错柏氏矢量之和等于原位错的柏氏矢量，即31位错结点b2+b3=b1立方晶系其中n为正整数3.2.3.3柏氏矢量的表示法如果有二个柏氏矢量则按矢量加法法则有柏氏矢量的大小或模，即位错的强度。32立方晶系3.3位错的运动3.3.1位错的滑移3.3.1.1刃型位错的滑移正刃型位错位错在切应力作用下从一个亚稳定状态迁移至另一个亚稳定状态，移动距离不超过一个原子间距两种最基本形式--滑移(slip)和攀移(climb)切应力平行于位错滑移面垂直于多余半原子面刃型位错只有一个滑移面不均匀的滑移333.3位错的运动3.3.1位错的滑移正刃型位错位错在切FE位错运动的滑移过程和结果

1根位错产生1个b大小的滑移台阶34FE位错运动的滑移过程和结果

1根位错产生1个b大小的滑移右手定则:判断位错运动方向35右手定则:判断位错运动方向35负刃型位错36负刃型位错363.3.1.2螺型位错的滑移(a)原始位置(b)位错向左移动一个原子间距上层原子右旋螺型位错τ373.3.1.2螺型位错的滑移(a螺型位错的滑移过程和结果

1根位错产生1个b大小的滑移台阶38螺型位错的滑移过程和结果

1根位错产生1个b大小的滑移台阶3左旋和右旋螺型位错相抵消左旋螺型位错右旋螺型位错切应力平行于位错滑移面平行于柏氏矢量螺型位错有多个滑移面39左旋和右旋螺型位错相抵消左旋螺型位错交滑移--螺型位错从原滑移面转移到与之相交的另

一滑移面上去继续滑移的过程

双交滑移--交滑移后的位错再转回和原滑移面平行

的滑移面上继续运动40交滑移--螺型位错从原滑移面转移到与之相交的另

3.3.1.3混合型位错的滑移413.3.1.3混合型位错的滑移41晶体的局部滑移形成位错环位错环各部分的结构晶体中的位错环滑移为守恒运动，不产生体积变化42晶体的局部滑移形成位错环4343433.3.2位错的攀移(a)未攀移的位错(b)空位运动引起半(c)间隙原子运动引起半原子面收缩叫正攀移原子面扩展叫负攀移刃型位错的攀移运动模型443.3.2位错的攀移(a)未攀移的位错(b)空攀移的特点441非守恒运动，体积变化2刃型位错有正负攀移3正（压、拉）应力促进（正、负）攀移4点缺陷（空位、间隙原子）密度提高有利于（正、负）攀移5温度升高有利于攀移攀移的特点441非守恒运动，体积变化45思考题1、柏氏矢量的物理意义、特性和表示方法2、刃形位错与螺型位错的异同点3、滑移与攀移的异同点46思考题1、柏氏矢量的物理意义、特性和表示方法4666、节制使快乐增加并使享受加强。——德谟克利特

67、今天应做的事没有做，明天再早也是耽误了。——裴斯泰洛齐

68、决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。——歌德

69、懒人无法享受休息之乐。——拉布克

70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭66、节制使快乐增加并使享受加强。——德谟克利特473133215次晶体缺陷11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。3133215次晶体缺陷3133215次晶体缺陷11、获得的成功越大，就越令人高兴。野心是使人勤奋的原因，节制使人枯萎。12、不问收获，只问耕耘。如同种树，先有根茎，再有枝叶，尔后花实，好好劳动，不要想太多，那样只会使人胆孝懒惰，因为不实践，甚至不接触社会，难道你是野人。(名言网)13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但常看常新。14、我在心里默默地为每一个人祝福。我爱自己，我用清洁与节制来珍惜我的身体，我用智慧和知识充实我的头脑。15、这世上的一切都借希望而完成。农夫不会播下一粒玉米，如果他不曾希望它长成种籽；单身汉不会娶妻，如果他不曾希望有小孩；商人或手艺人不会工作，如果他不曾希望因此而有收益。--马钉路德。第3章晶体缺陷分类(几何特征)点缺陷--在三维空间的各个方面上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺度(节点上或邻近的微观区域内)，包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子等；线缺陷--在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称一维缺陷，如各类位错；面缺陷--在一个方向上尺寸很小，另外两个方向上扩展很大，也称二维缺陷。晶界、相界、孪晶界和堆垛层错等都属于面缺陷。13/9晶体中各种偏离理想结构的区域——晶体缺陷23晶体缺陷扩散塑形变形烧结相变再结晶氧化性能屈服强度断裂强度塑性电阻率磁导率合作学习兴起于美国，作为一种新兴的教学模式和方法，是当代主流的教学理论与策略之一，被誉为“近十几年来最重要和最成功的教学改革”[1]。发展至今，它受到国内外越来越多教育工作者和研究者的重视，并在一些课堂教学中进行实践与研究，取得了一定的研究成果[2]。基于此，本文结合笔者在半导体技术教学中采用分组合作学习的教学模式，谈谈在该课程中的具体实施过程以及取得的效果，针对存在的问题提出具体的解决方法。一、分组合作学习的具体实施1.合理分组。分组合作学习是以小组为基本形式，以小组成员的合作性活动为主体的一种教学活动。合理科学的分组，是合作学习取得成功的关键和前提。因此，可以考虑让学生自愿编组，同时教师根据具体情况按照“组内异质，组间同质”的原则进行适当调整、总体把握，尽可能地做到优化组合、强弱互补[3，4]。这样组成的合作学习小组成员更具多样性，组员的思考也更加深入，组内有更丰富的信息输入和输出，能够激发出更多、更深刻的见解和感受。分组合作学习可以让学生的学习由被动变为主动，把个人自学和小组交流结合起来，发挥学生的主观能动性和主体作用，真正成为学习的主人。2.任务分配。由于半导体技术的发展具有前沿性和综合性，教师可以根据教学内容适当提供一些知识点较容易并贴近日常生活的课题，让每个学习小组根据兴趣爱好选择一个题目，根据自身情况商榷所承担的课题任务。把选择权和分配权交给学生，可以充分调动他们的积极性，激发学习热情，尽可能地发挥自身特长与才能。最后，小组将每个成员负责的任务以及综合组员间讨论的结果进行汇总，整理形成课程论文和课件，与全班同学分享研究成果。3.成果展示。每个小组派出代表，将本组的研究成果进行交流展示，并让全班同学进行提问、讨论，该小组其他成员也可回答或补充，使每个学生都有机会发表自己的见解。英国作家萧伯纳说过：“如果你有一个苹果，我有一个苹果，彼此交换，我们每个人仍只有一个苹果；如果你有一种思想，我有一种思想，彼此交换，我们每个人就有了两种思想，甚至多于两个思想。”学生主动参与活动，进行思想间的交流与碰撞，以便纠正不正确的观点，从而使知识点更加全面和完整。需要注意的是，教师要及时汇总学生交流展示中出现的问题，指出并纠正其存在的不足，并对重难点进行详细讲解，加深学生对知识点的理解与掌握。4.评价体系。合理的评价机制，是分组合作学习教学模式取得成功的重要保障，主要包括教师评价和组间互评。一方面，教师应及时对小组汇报情况进行点评及打分，把对小组集体和成员的评价相结合，将学习过程和学习结果评价相结合，主要侧重过程评价和集体评价。这样小组成员可以充分认识到每个成员只是个体，小组才是共同体，共同参与合作才能实现目标，确立一种不仅需要个人努力还要乐于与同学相互合作的良性制约机制，从而在小组竞争过程中，不再是小组成员之间的相互竞争，而是团队和团队之间的相互竞争，形成“组内成员合作，组间成员竞争”的形式，使学生间的权衡评价体制更为人性，让他们认识到合作学习过程的意义和乐趣，培养合作学习的精神。[5]另一方面，组间互评是获得有价值的信息的反馈，是评价结果重要的参考依据。让学生参与到成绩的评价中来，成为评价体系中的主人，可以让他们体会到评价体系的民主化和公平性。二、教学效果1.提高学生学习的积极性，激发求知欲。主动性学习是获得能力的关键。分组合作学习可以发挥学生的主观能动性，激发求知欲，增加对所学知识的兴趣。美国心理学家布鲁纳说过：“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣。”另外，让学生主动参与到教学中，当学生有了讨论的机会，提升了主动性，就会从被动学习转换到主动学习，体会到获得知识的喜悦感和成就感。而且，学生在分组合作学习的过程中，他们的独立性、主动性和创造性也会得到相应的发展。2.有利于学生对知识点的理解与掌握。分组合作学习要求把学生从旁观者变为参与者。由于学习任务由大家共同分担，所以每个小组成员要积极参与学习活动，各抒己见，集思广益，尽其所能，这样才能对所学知识点有更全面的理解。更重要的是，作为讲授者的学生，为了能够将本组的研究成果表述得更准确、清晰，让其他同学能听懂，就必须对所负责的课题研究得更透彻。因此，学生的学习积极性和自学能力得到很好的提升，有助于?χ?识点的理解与掌握。3.培养学生的团队合作意识和集体荣誉感。分组合作学习是以合作、交流、互动学习为基本形式的教学活动，以小组集体成绩作为评价标准，共同完成教学任务。这种学习方式能有效促进学生在学习上共同合作，相互帮助，共同提高，在合作中学会学习，在学习中学会合作，从合作学习的过程中认识合作的重要性，培养他们的团队合作意识。另外，分组合作学习不仅是同学间彼此交流知识的过程，也是相互沟通感情、增强交际能力以及提高人际关系的过程。它使每位成员融入集体，增强集体意识，培养集体荣誉感，认识到相互合作、共同进步的意义。同时，这将为学生今后进入社会走上工作岗位打下良好的基础。三、存在的问题及解决措施1.一些学生参与合作学习的积极性不高。在分组合作学习的过程中，一些学生对合作学习不够重视，参与的积极性不高，远没有达到分组合作学习的目标。针对这一现象，教师应有目的地对这些分学生进行情感交流和思想引导，让他们认识到合作学习的重要性，体会到合作学习所获得的乐趣。另外，进一步优化评价体系，增加小组自评环节[6]，可以在一定程度上约束这些的惰性，从而增加他们的参与度。2.小组内合作学习的时间得不到有效保障。由于小组内的合作学习是在课外进行，讨论地点和时间并不确定，这势必会导致小组内的合作学习时间得不到保证，从而使分组合作学习的效果在一定程度上大打折扣，达不到预期的目标。对于这一问题，有两点措施值得尝试。一是拓宽小组合作学习的交流渠道。由于各种因素的影响，小组成员很难集中讨论，这时可以利用网络社交平台进行讨论学习，解决时间和空间上的局限性。二是加强教师的监督力度。如果条件允许的?，教师可以适当参与到小组合作学习中去，让学生感受到教师的重视和关心。另外，教师也可以通过检查小组合作学习的记录，了解学生的讨论互动情况。这都可以有效地保证小组内合作学习的时间，充分保障分组合作学习的教学效果。四、总结结合笔者的教学实践，本文探讨了分组合作学习这一教学模式在普通本科院校半导体技术教学中的应用，阐述了相关思考，希望能为广大教育者提供借鉴和参考。分组合作学习是一个动态发展过程，需要通过师生间的信息传递和反馈进行适当调整，不断提高与完善，最终达到预期的教学效果。教师是教育的第一资源，是教育的基石。近些年，随着国家和地方经济的发展，教师队伍得到了全社会的关注与重视，待遇虽也有了一定的提高，但也还存在着不少问题，特别是农村教师队伍存在的问题更为突出。一、农村小学教师队伍职业倦怠现状分析（一）教师职业认同感偏低，转换职业的意愿比较明显1.教师特别是小学教师工作时间长、工作压力大。教师的工作量无法用几节课来衡量，付出与回报难以相匹配。小学教师不仅仅要上课、备课、批改作业，还要承担大量的教学以外的工作，如独生子女、留守儿童较多，特别是在边远山区农村，近四分之一的孩子是留守儿童，即使不是留守儿童，农村孩子的家长也基本上是将孩子托付给学校和老师，教师其实无法指望家长与学校配合起来管教孩子；再如社会各部门对教育“美其名”为“关注”，其实常常是在利用教育资源做些社会工作，这无形中让教师承担了远超教育教学的工作任务，而这些超出的工作量又没有任何收入弥补。2.教师职业生活压力大。在信息较为发达的今天，乡村教师横向纵向对比，普遍感觉待遇收入低，生活压力大，想为家庭做点事情，心有余而力不足。有的教师为解决住房问题，想方设法多赚点钱，于是出现了不少教师兼职或者有偿家教的现象；有的教师感叹“不是我不爱教书，实在是教不起书”，因为这些思想的存在，严重影响了工作；再者现在的教师以40岁左右为主，孩子处于小学和中学阶段，农村的教师自身面临着孩子的教育问题，也无法安心工作。3.教师职业的专业发展单一。目前教师普遍的心态认为当教师唯一有期望的就是职称，其他没有什么盼头。现行的职称制度对于大部分人来说上升空间有限，原本行政岗位可以团结人、历练人、激励人，可现在学校行政缺乏吸引力，做学校行政工作没有额外的待遇，却要承担相应的责任，有着比普通教师更大的工作量，甚至还会影响自己的教学工作，这对于大部分教师来说，他们更愿意安于现状。（二）教师流动呈现单向趋势，优秀教师流失较多近年来，山区优秀教师向一些办学条件好、地处县城或者是福利待遇较高的学校流动。分析其原因：一是出于对自身成长的考虑。农村在生源、教师专业成长等方面都无法和城区相比，而在职称评聘等方面却与城区一样的硬件条件，如城区教师要指导学生获奖可能就会比农村教师容易得多，县级及以上的教学公开课也较容易且机会多。二是出于生活压力的考虑。比如照顾子女或者老人，特别是希望自己的孩子能进入城区小学就读等等。水往低处流，人往高处走。优秀教师向一些办学条件好、福利待遇较高的学校流动，而一些工作和生活环境较艰苦的农村学校就成为了优秀教师的培养基地，不少教师经过几年的培养，稍微崭露头角，就争取到条件较好的学校或城区的学校。当然，还有部分教师出于职业懈怠不流动，得过且过，实际也于教育工作不利。（三）现有教师人事管理制度，制约着教师队伍的优化现行的教师人事管理制度，要求教师编制要严格按照总量控制的原则进行核编。多年来教育主管部门严格执行多年前国家规定的中小学教职工编制标准意见来核定教师，其实很少考虑当前的课程结构变化、教师年龄结构变化、学龄人口的变化以及学校发展的需要。1.无法满足学校课程开设的需要。现在学校除了正常的执行省颁课程，还要求要开设信息技术课、足球课、棒球课、心理健康教育课等综合实践或者校本课程，仅小学就有十多门学科。随着教育的发展，学校也非常需要配备专职的图书管理人员、心理健康教师等。如果严格按照编制，学校现有的教师仅够语文、数学两门学科的教师数量，再加上现在大学培养的教师大多是非常专业化的，不比之前中师所培养的“万金油”教师，他们不能较好地承担起其他学科的教学或者担任全科教师。所以现在农村学校教师或缺编或学科教师失衡，农村教师其实已无法满足课程开设的需要。2.无法满足学校办学的需要。现在招聘的新教师虽学历高，他们大多是在初、高中实习，对小学的教材教法不大熟悉，教小学确实存在着较大的问题。随着学龄人口的逐步增加，不少农村小学在逐步恢复，可是按照现行的教师编制要求，无法多配备教师，只能采取包班，家长对此既不满意也不信任，所以稍有点“办法”的家长都把孩子往中心校或者城区小学送。这样形成了恶性循环，学生数少了又制约了教师数和学校的发展。3.教师队伍呈现老龄化现象。随着全国人口步入老龄化，教师队伍也不可避免地进入这一阶段，然而这对于教育特别是小学和幼儿园教育来说不是好事，根据《中国青年报》调查报道，全国乡村小学50岁以上教师占比22%。我校的状况是小学在编教师84人，4人交流外校，2人重特大病，实际在校78人，其中50岁以上的18人，占23%，平均年龄39？郾6岁，平均工龄22年，教师队伍断层，再过三五年，学龄人口增加，如何应对？二、应对农村小学教师队伍职业倦怠现象的对策与建议（一）适当增加教师编制，保证学校发展需求1.适当增加编制。小学教师编制总量应根据教育发展、生源变化和学校布局调整等具体情况进行调整，满足学校长远发展的需要，特别是农村地区地域广、校点多、规模小、学生分散，对教师的需要远大于城区，应适当对村小、教学点的教师编制给予倾斜。如果农村的村小、教学点都能根据国家规定开设相关的课程，教学质量上去了，能相对稳定农村家长对教育的追求，也不会一味地把孩子送到城里，这在一定程度上也可缓解城镇的办学压力。2.适度提前内退或调整岗位。对于年龄偏大，确实因身体原因无法坚持在岗的教师要给予提前内退或调整岗位的政策支持。这样，也可以促进农村教师队伍年轻化，提升农村教师队伍活力。（二）改善教师生活质量，提高职业吸引力1.改善生活设施。政府要加大对学校特别是农村学校的资金投入，设置专项资金，着力改善农村教师的生活条件。目前大部分学校的教师都在走教，学校缺乏必要的生活设施，要加快兴建教工宿舍或周转房，完善水、电、娱乐等生活配套设施，为教师提供一个舒适的生活环境，营造一个家的感觉，让教师安心舒心地工作。2.提高经济待遇。建议由财政另外拨出专项经费用以教师绩效奖励，并适度提高绩效待遇，对于学校行政，在绩效中给予享受一定的职务补助，引领教师积极向上。3.关心教师生活。教师是个弱势群体，身心处于亚健康状态，政府要积极主动地关心教师生活，帮助教师解决后顾之忧。如，每两年定期组织教师全面体检，腾出城区经济适用房名额给予困难教师购置，每年开展全县性教工文体活动，建立教师患重特大病帮扶机制等。（三）提升教师政治待遇，增强教师职业荣誉感1.加强学校党支部建设。各级党委学校支部要让更多优秀的教师加入到党组织，成为学校教育教学的主力军和先锋队。2.强化先进教师的引领作用。提高各级先进教师表彰和考核优秀的名额，近些年，不少农村学校优秀教师相对前几年没增反而减，大多数教师甚至一辈子默默无闻，与先进无缘。为此，教育主管部门及学校要强化先进教师的引领作用，对于获得先进的教师要进行大力宣传，并给予一定的物质奖励。3.加强学校中层班子建设。对于中小一级的中层行政要适当增加编制，特别是区域广、校点多的农村中小，既可以促进内部管理，又能激活部分教师特别是年轻教师的上进心，增强活力，适度解决教师的职业懈怠。（四）建立教师培训机制，促进县域内教育均衡1.新教师城区跟岗培训。教育均衡，首要的是教师资源均衡，要让优秀的教师资源为农村所用。所以要把每年新录用的教师安排到城区的优质学校跟岗培训，同时要规定，新教师进城区经过一年的实习跟岗培训后，回到原岗位必须服务满五年。用名校名师影响新教师，从而促进全县教师共同进步。2.加强教师培训与交流。教师要不断地培训进修，加强交流研究，跟上时代发展的脚步。要增加学校教师的培训经费，把专家“请进来”，让教师“走出去”，提高教师教育水平与教学质量。教师职业是一个光荣的职业，关系着国家的兴衰，全社会都要真心行动起来，关爱教师，让教师职业变得有吸引力，让年轻人都想来当教师，教育才真有出路，国家和民族才能发展得更好。3133215次晶体缺陷11、获得的成功越大，就越令人高兴。48第3章晶体缺陷

分类(几何特征)点缺陷--在三维空间的各个方面上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺度(节点上或邻近的微观区域内)，包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子等；线缺陷--在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称一维缺陷，如各类位错；面缺陷--在一个方向上尺寸很小，另外两个方向上扩展很大，也称二维缺陷。晶界、相界、孪晶界和堆垛层错等都属于面缺陷。13/9晶体中各种偏离理想结构的区域——晶体缺陷49第3章晶体缺陷分类(几何特征)13/9晶体中各50

晶体缺陷扩散塑形变形烧结相变再结晶氧化性能屈服强度断裂强度塑性电阻率磁导率3晶体缺陷扩散塑形变形烧结相变再结晶氧化性能屈服强度断裂强503.1点缺陷(Pointdefect)

空位(vacancy)间隙原子(interstitialatom)(a)肖脱基缺陷(b)弗兰克尔缺陷(c)间隙原子

Schottky空位Frenkel空位+间隙原子513.1点缺陷(Pointdefect)(a)肖3.1.1点缺陷的形成原子热振动——热平衡缺陷——点阵弹性畸变改变电子的动能和势能由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷（热平衡缺陷）空位形成能E:在晶体内取出一个原子放在晶体表面所需的能量（不改变晶体的表面积和表面能）(a)体系能量与原子间距的关系(b)原子间作用力和距离的关系523.1.1点缺陷的形成原子热振动——热平衡缺陷——点阵弹性点缺陷的其他形成方式高温淬火高能粒子(如中子、质子、α粒子等)的辐照效应冷变形加工晶体中的点缺陷数量超过了其平衡浓度——

过饱和的点缺陷53点缺陷的其他形成方式高温淬火高能粒子(如中子、质子、α粒子等3.1.2点缺陷的平衡浓度由热力学原理可知，在恒温下，系统的自由能F为F=U-TS(3.1)△F=△U-T△S△F=nEv

–T(△Sc+n△Sf)(3.2)U为内能，S为总熵值(组态熵Sc和振动熵Sf)，T为绝对温度设由N个原子组成的晶体中含有n个空位，形成一个空位所需能量为

Ev(空位形成能)则晶体中含有n个空位时，其内能增量为△U=nEvn个空位造成晶体组态熵的改变为△Sc，振动熵的改变为△Sf故自由能的改变为：k为玻尔兹曼常数(1.38X10-23J／K)；W为微观状态数根据统计热力学，组态熵可表示为

Sc=klnW(3.3)543.1.2点缺陷的平衡浓度由热力学原理可知，在恒温下，系在晶体中N+n阵点位置上存在n个空位和N个原子时可能出现的不同排列方式数为

W=(N+n)!/N!n!(3.4)

△Sc=S(n空位)-S(0空位)

=k{ln[(N+n)!/N!n!]-ln1}=kln[(N+n)!/N!n!](3.5)当N和n值都非常大时，可用Stirling近似公式(lnx!≈xlnx-x)将上式改写为在平衡时自由能为最小，即(Ə△F/Ən)T=0

(Ə△F/Ən)T=Ev-T△Sf-kT[ln(N+n)-lnn]=0则(3.2)式为△F=nEv–T(△Sc+n△Sf)=n(Ev-T△Sf)-kT[(N+n)ln(N+n)-NlnN-nlnn]△Sc＝k[(N+n)ln(N+n)-NlnN-nlnn]ln[n/(N+n)]=-(Ev-T△Sf)/kT当N≫n时，

≈ln(n/N)故空位在T温度时的平衡浓度为

C=n/N=exp[-(Ev-T△Sf)/kT]=exp(△Sf/k)exp(-Ev/kT)55在晶体中N+n阵点位置上存在n个空位和N个原子时可能出A=exp(△Sf/k)，是由振动熵决定的系数，在1-10之间

C=Aexp(-Ev/kT)(3.6)将(3.6)式中指数的分子分母同乘以阿伏加德罗常数NA(6.023xl0-23)，有C=Aexp(-NAEv/kNAT)=Aexp(-Qf/RT)(3.7)Qf=NAEv，为形成1摩尔空位所需作的功(J／mol)

R=kN为气体常数(8.31J／mol)56A=exp(△Sf/k)，是由振动熵决定的系数，在1-10按照类似的计算，也可求得间隙原子的平衡浓度C’C’=n’/N’=A’exp(-△E’v/kT)(3.8)

点缺陷平衡浓度的影响因素:△EvT

N’为晶体中间隙位置总数

n’为间隙原子数

△E’v为间隙原子的形成能57按照类似的计算，也可求得间隙原子的平衡浓度C’C’=n’/N3.1.3点缺陷的运动点缺陷形成消失运动

金属晶体的电阻增加，体积膨胀，密度减小离子晶体的导电性改善过饱和点缺陷(淬火空位，辐照缺陷)可提高金属的屈服强度点缺陷晶体性能变化空位空位间隙原子间隙原子间隙原子空位(复合)原子的自扩散点缺陷的迁移能583.1.3点缺陷的运动点缺陷形成消失运动点缺陷晶体缺陷的分类(几何特征)

点缺陷的概念

点缺陷的平衡浓度及其公式推导习题集P143-1~3-53-9~3-1559晶体缺陷的分类(几何特征)

点缺陷的概念

点缺陷的平衡浓度及3.2位错(dislocation)弹性变形塑性变形----主要方式是滑移(sliporglide)在晶体表面有滑移线3.2.1位错理论的产生3.2.1.1理论切变强度(TheoreticalShear

Strength)的估算弗兰克尔假设：（1

）完整晶体（2）刚性滑移603.2位错(dislocation)弹性变形3.2.161143.2.1.2位错概念的引入根据塑性变形的晶体学性、不均匀性和滑移行为是逐渐扩展等特点，人们设想在晶体中会存在某些缺陷，这些缺陷可以使形变过程在局部地方发生、滑移区逐渐扩展，而不需要2个晶面作整体的相对刚性滑动，这样就有可能降低晶体滑移所需要的力。1934年，TaylorOrowanPlanyi位错623.2.1.2位错概念的引入根据塑性变形的晶体学性3.2.2位错的基本类型和特征3.2.2.1刃型位错(edgedislocation)刃型位错的结构特点(1)刃型位错有一个额外的半原子面(2)位错线是己滑移区与未滑移区的边界线EF，可以是直线、折线或曲线633.2.2位错的基本类型和特征3.2.2.1刃型位错几种形状的刃型位错线

64几种形状的刃型位错线

17刃型位错的特点(3)正、负之分（相对的）；(4)位错周围的点阵发生弹性畸变，有切(正)应变，滑移面上下方应力符号相反；(5)在位错线周围的过渡区(畸变区)原子具有较大的平均能量。但该区只有几个原子间距宽，畸变区是狭长的管道end65刃型位错的特点(3)正、负之分（相对的）；(4)位错周围的3.2.2.2螺型位错(screwdislocation)螺型位错的特征(4)分为右旋和左旋螺型位错(左右手法则)(1)无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的(2)位错线周围点阵发生弹性畸变，只有平行于位错线的切应变，无正应变(3)位错线一定是直线，是已滑移区与未滑移区的边界线663.2.2.2螺型位错(screwdislocatio螺型位错的结构特征右旋螺位错左旋螺位错逆时针顺时针(4)分为右旋和左旋螺型位错(左右手法则)(5)位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减小67螺型位错的结构特征右旋螺位错3.2.2.3混合型位错

(mixeddislocation)上层原子下层原子683.2.2.3混合型位错

(mi692270233.2.3

柏氏矢量3.2.3.1柏氏回路和柏氏矢量(BurgersCircuitand