学习-电子材料物理

1使役性

23性3

合成

缺缺陷的表示方缺陷的浓度陷的扩缺陷的产2质点质点排列偏离严格的周高于绝对零 缺陷对晶体的电、磁、光、声、热3晶体中的 晶体缺陷按几何形态分类微观缺 宏观缺点缺线缺体缺空位堆垛层空填隙替代式原晶界和相孪晶开包裹畴胞状4 1、定义

5 2、点缺陷分 （据产生的原因分热缺陷(本征缺陷6(1定义:由热振动产生的空位或间隙(本征缺陷分类：弗伦克尔缺陷、肖特基缺弗伦克尔隙，形成填隙子并产生空位

肖特基缺 空填 Frenkel空位与间隙质点成对

Schottky温度升高，热缺陷的浓度增加8杂质定义：替位填隙9非化学计量比缺 定义：组成上偏离化学中的定比定律所形成的缺xOn1+xO,x特点其化学组成可随周围气氛的性质及其分压大小电荷缺陷与辐照缺 激发，部分电子脱离原子核对它的束缚，成 根据产生的原因 点缺陷的符号：Kroger-VinkV:空位M:V:空位M:金属元素X:非金属元素e:电子h:

i：M:X:缺陷的有效电荷是相对于基质晶体的结点位置而 例1：金属氧化物（MO）中的点缺空位

x,

˙,

˙˙,

x,

’,V填隙：O

,AM

X

i

i× 杂质：Ax，Xx（暂只考虑等价取代） 阳离子空

Na+空位VNa，带一个单位负电荷。同理，Cl-空位记为VCl·，带一个单位正电荷。（不等价取代形成的缺陷具有一定的有效电荷 缺陷种类与有效电缺陷种有效电+ V-O+i+i- 用缺陷的准化学方程式来描述点缺陷的形看反反应物由生成缺陷成分的物质组AgCli质量关 方程两边的质量应相等（各种原子/离子的数必须相等位置关 对MaXb而言，M子晶格的格点数与X子晶电荷关系(晶体的电中性 注意

在上述各种缺陷符号中，VM、VX、MM、XX、MXXi、e，、h· 例1MgO形成肖特基缺Mg2+和O2-迁移到表面新位置上，在晶体内部留下空位 +O

+

”+

Mgnew

Onew 以零0（naught）代表无缺陷状态，则00O半径小的Ag+离子进入晶格间隙，在其格点上留下空AgCl

AgVi 非化学计量比缺陷准化学反例3.氧气进入NiO晶体正2 1 g）OVOV2 例4.高温下Zn蒸气原子进入ZnO晶体间Zn(g)ZnZn 杂质进入基质晶体时，遵循杂质的正负离子形成杂质缺陷基本规 杂质缺陷准化学反例5.Li2O加入ZnO中形成杂质缺陷的反应方

LiO O LiO1O(g)

2O

以负离子为基准 LiO O 例6.Y2O3加入ZnO中形成杂质缺陷的反应方以正离子为基

YO

iY 2O1O(g)i 以负离子为基

YO 3O K[A]aK[A]a反应 平衡常用[]表示某种缺陷的浓度，用n、p

2e1

[V]n2P O2 O

2 2

K [O [VO]n由形成缺陷 的周围原子振动状态的改变所产生的动熵变，在多数情况下可以忽略不计；且形成缺陷时晶体的体积变化所以，实际计算热缺陷浓度时，一般都用。例2.动熵变，在多数情况下可以忽略不计；且形成缺陷时晶体的体积变化所以，实际计算热缺陷浓度时，一般都用。[V'']1[V'']1exp(G34 K[V''][V.

[V.]2[V'' GRTlnK缺 （自主学习缺 （自主学习 刃位错(edge螺位错(screw层错(Stacking晶界(Grain相界(Phase4、点缺陷对性能的 由于点缺陷的产生与复合始终处于动态平衡。无外场作用时，缺陷的迁移运动完全无序。在外场(如力场、电程(扩散、烧结等)。例如 举例：形成固溶体后对晶体性质的影1、稳定晶2、活化晶3、固溶强4、电导特举例：形成固溶体后对晶体性质的1、稳定晶格 某些晶型转变的发PbTiO3：立方490℃四方c/a比大 ZrO2：单斜1200℃2、活化晶 举例：形成固溶体后对晶体性质的3、固溶强固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低。强化的程度取决于成分，固溶体的类型、结构特点、固溶度、组元原子半径差等因间隙式溶质原子的强化效果一般要比置换式溶质原子溶质和溶剂原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶强例如：铂、铑单独做热电偶材料使用，为1450℃，而将铂铑合金做其中的一根热电偶，铂做另一根热电偶，为1700℃，若两根热电偶都用铂铑合金而只是铂铑比例不同，达2000℃以上。4、电导缺陷的(diffusion)()移的 。温度：无规则热运动（扩散现象的本质扩浓度梯度：作由高浓度区向低浓度区的定向扩散流密度 JD负号表示从高浓度向低浓度扩əc/əx：浓度梯度，单位距离的粒子浓度

AdolfFick扩散机制(Diffusion 间隙扩散机空位扩散机直接交换机环形交换机扩散的微观规 间隙式扩 单位时间内间隙粒子越过势垒到相邻间隙的 Pi＝v0exp(- J(x)N(x)aPN(xa)aP J(x)DND=a2v0exp(-

N

J:单位时间内通过垂直于扩散方向上单位面积的扩N：间隙原子浓空位扩 单位时间内替位粒子到相邻位置的几率P取决每个格点出现空位的几率Pv（Ev为形成一个空位所需的能量PvNv/N=exp(- N—晶体的原子密替位式粒子越过势垒(Es)到相邻空位的几率Ps＝v0exp(-PPv×Ps＝v0exp[-(EvEs)/kT]＝v0exp(-Ea/kT)J(x)a2P

D＝a2v0exp(-3.影响扩散的因 DDexpEa温

kT 固溶体类型（扩散机制、原子扩散激活能晶体结构