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文档简介

点缺陷及其运动

点缺陷及其运动热平衡状态下的点缺陷(黄昆书12.3节)

Schottky缺陷浓度Frenkel缺陷浓度原子扩散理论

样品中原子浓度不均匀时，原子就会从高浓度区向低浓度区迁移，直到样品中原子分布均匀为止。这种原子的迁移现象叫扩散。扩散现象对固体材料的应用有着重要影响，如半导体Si，Ge中可以通过扩散Ⅲ-Ⅴ族元素来控制其导电类型和电阻率；扩散现象也决定着或影响着固体的许多物理性质。晶体中原子的扩散现象和其存在的点缺陷是密切相关的。扩散的三种基本机制：Kittel8版p397两个原子换位通过间隙原子迁移通过空位交换位置描述扩散现象的宏观规律：

Fike第一定律

Fike第二定律微观理论的描述：

离子晶体中的点缺陷离子性导电：离子晶体中，带电离子被固定在晶格位置上，理想情形电场作用下是不导电的，应该是绝缘体。但实际晶体中却存在一定的导电性，而且电导率是温度的敏感函数，温度高时可以有和金属相同量级的电导率，分析表明这是由于点缺陷的存在及其扩散运动促成了离子晶体中正负离子在电场作用下定向漂移的结果，称之为离子性导电。

离子晶体中的点缺陷（空位和间隙原子）都带有一定电荷，没有外场时做无规则的布朗运动，不产生宏观电流

当有外电场时，外电场对它们携带电荷的作用，使布朗运动产生一定的倾向，从而引起宏观电流。

通过分析可以给出离子性导电的欧姆定律表达式。（见黄昆书p555）显然和金属不同，温度越高，电导率越高。NaCl晶体电导率的对数随103/T的变化

从上述讨论中得到启发，人们发现并制备出室温下即有高电导率的离子晶体，称为快离子导体（SuperionicConductors），快离子晶体与其它离子晶体没有截然的界限，它们都显示出某些离子导电性，一般说来，在固相中的离子电导率类似于熔体（σ≥10－1Ω－1﹒cm-1），而激活能很低（10-1eV）是快离子导体的公认标志。现在快离子导体的研究和利用已经成为固体物理的一个重要分支了。相关参考书：

Salamon：快离子导体物理中译本（1984）

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