晶体缺陷ppt课件

1、第四章 晶体结构缺陷,1,第一节 前言第二节 点缺陷第三节 线缺陷-位错第四节 面缺陷与体缺陷,第四章 晶体结构缺陷,2,4.1 概 述,1、缺陷产生的原因热震动 杂质 2、 缺陷定义 实际晶体与理想晶体相比有一定程度的偏离或不完美性， 把两种结构发生偏离的区域叫缺陷。 3、 缺陷分类点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷 4、 研究缺陷的意义 （1） 晶体缺陷是材料结构敏感性的物理根源。 （2）晶体缺陷是材料导电、半导体、发色（色心）、发光、 扩散、烧结、固相反应等的机制。 （3）寻找排除晶体缺陷的方法，进一步提高材料的质量和性能的稳定性。,3,4.2 点缺陷 一、类型 A 、根据对理想晶体偏离的几

2、何位置来分：有三类,空 位,填 隙 原 子,杂 质 原 子,正常结点位置没有被质点占据，称为空位。,质点进入间隙位置成为填隙原子。,杂质原子进入晶格（结晶过程中混入或加入，一般不大于1，）。,进入,间隙位置间隙杂质原子 正常结点取代（置换）杂质原子。,固溶体,4,B、 根据产生缺陷的原因分,热 缺 陷,杂 质 缺 陷,非化学计量结构缺陷（电荷缺陷）,5,1. 热缺陷：当晶体的温度高于绝对0K时，由于晶格内原子热运动，使一部分能量较大的原子离开平衡位置造成的缺陷。 （1）弗林克尔倾斜- Frankel缺陷 特点 空位和间隙成对产生 ；晶体密度不变。,例 : 纤锌矿结构ZnO晶体，Zn2+ 可以离

3、开原位进入间隙， 此间隙为结构中的另一半“四孔”和“八孔”位置。 从能量角度分析：,6,Frankel缺陷的产生,上,7,（2） 肖特基缺陷- Schttky缺陷,正常格点的原子由于热运动跃迁到晶体表面，在晶体内正常格点留下空位。,Schttky缺陷形成的能量小于Frankel 缺陷形成的能量因此对于大多数晶体来说，Schttky 缺陷是主要的。,特点,形成,从形成缺陷的能量来分析,热缺陷浓度表示 ：,对于离子晶体，为保持电中性，正离子空位和负离子空位成对产生，晶体体积增大,下,8,Schottky缺陷的产生,上,9,晶体中的Schottky缺陷(空位）,晶体中的Frenkel缺陷(位错）,1

4、0,2 . 杂质缺陷 概念杂质原子进入晶体而产生的缺陷。原子进入晶体的数量一般小于0.1%。 种类间隙杂质 置换杂质 特点杂质缺陷的浓度与温度无关， 只决定于溶解度。 存在的原因本身存在 有目的加入(改善晶体的某种性能),11,杂质缺陷与信息材料,（1）P型半导体：单晶硅中掺入B、Ga等,（2）N型半导体：单晶硅中掺入As、P、Sb等,12,3. 非化学计量结构缺陷（电荷缺陷） 存在于非化学计量化合物中的结构缺陷，化合物化学组成与周围环境气氛有关；不同种类的离子或原子数之比不能用简单整数表示。如： ;,非化学计量缺陷,电荷缺陷,价带产生空穴 导带存在电子,附加 电场,周期排列不变 周期势场畸变

5、 产生电荷缺陷,13,二、缺陷化学反应表示法,用一个主要符号表明缺陷的种类 用一个下标表示缺陷位置 用一个上标表示缺陷的有效电荷 如“ . ”表示有效正电荷; “ / ”表示有效负电荷; “”表示有效零电荷。 用MX离子晶体为例（ M2 ；X2 ）： （1）空位：Vacancy VM 表示M原子占有的位置，在M原子移走后出现的空位；VX 表示X原子占有的位置，在X原子移走后出现的空位。,1. 常用缺陷表示方法,14,把离子化合物看作完全由离子构成（这里不考虑化学键性质），则在 NaCl晶体中，如果取走一个Na+ 晶格中多了一个e, 因此VNa 必然和这个e/相联系，形成带电的空位,写作,同样，

6、如果取出一个Cl ,即相当于取走一个Cl原子加一个e，那么氯空位上就留下一个电子空穴(h. )即,15,（2） 填隙原子：Interstitial, 用下标“i”表示 Mi 表示M原子进入间隙位置； Xi 表示X原子进入间隙位置。 （3）错位原子（错放位置）： MX 表示M原子占据了应是X原子正常所处的平衡位置，XM 类似。 （4）溶质原子（杂质原子）： LM 表示溶质L占据了M的位置。如：CaNa SX 表示S溶质占据了X位置。,16,（5）自由电子及电子空穴：某些电子不处于特定位置上，称为自由电子，写作 e；同样，某些缺陷上缺少电子，这就是电子空穴，用h,有些情况下，价电子并不一定属于某个

7、特定位置的原子，在光、电、热的作用下可以在晶体中运动，原固定位置称次自由电子（符号e）。同样可以出现缺少电子，而出现电子空穴（符号h),它也不属于某个特定的原子位置。,17,（6）带电缺陷 不同价离子之间取代出现离子空位以外的又一种带电缺陷。 如Ca2+取代Na+Ca Na Ca2+取代Zr4+CaZr,(7) 缔合中心在晶体中除了单个缺陷外，有可能出现邻近两个缺陷互相缔合，把发生 缔合的缺陷用小括号表示，也称复合缺陷。 通常是一个带电缺陷与另一个有相反符号的点缺陷缔合。因为在离子晶体中带相反电荷的点缺陷之间，存在一种有利于缔合的库仑引力。 如：在NaCl晶体中，,18,2. 书写点缺陷反应式

8、的规则 （1）位置关系： 在化合物MaXb中M位置数和X的位置数目成一个正确的比例，即保持a:b。 对于计量化合物（如NaCl、Al2O3），在缺陷反应式中作为溶剂的晶体所提供的位置比例应保持不变，但每类位置总数可以改变。 例：,对于非化学计量化合物，当存在气氛不同时，原子之间 的比例是改变的。 例：TiO2 由 1 : 2 变成 1 : 2x (TiO2x ),K : Cl = 2 : 2,19,(2) 位置增殖 形成Schttky缺陷时增加了位置数目。 能引起位置增殖的缺陷：空位(VM)、错位(VX)、置换杂质原子( MX 、XM)、表面位置(XM)等。 不发生位置增殖的缺陷：e , h,

9、 Mi , Xi , Li等。 当表面原子迁移到内部与空位复合时，则减少了位置数目（MM 、XX）。,20,(3)质量平衡 参加反应的原子数在方程两边应相等。 (4)电中性 缺陷反应两边总的有效电荷必须相等。 (5)表面位置 当一个M原子从晶体内部迁移到表面时，用符号MS表示。S 表示表面位置。在缺陷化学反应中表面位置一般不特别表示。,21,（1）缺陷符号 缺陷的有效电荷是相对于基质晶体的结点位置而言的， 用“.”、“”、“”表示正、负（有效电荷）及电中性。,K的空位，对原来结点位置而言，少了一个正电荷， 所以空位带一个有效负电荷。,杂质Ca2+取代Zr4+位置，与原来的Zr4+比，少2个正电

10、荷， 即带2个负有效电荷。,杂质离子Ca2+取代Na+位置,比原来Na+高+1价电荷, 因此与这个位置上应有的+1电价比,缺陷带1个有效正电荷。,杂质离子K+与占据的位置上的原Na+同价，所以不带电荷。,Na+ 在NaCl晶体正常位置上（应是Na+ 占据的点阵位置， 不带 有效电荷，也不存在缺陷。,小结,22,表示 Cl-的空位，对原结点位置而言，少了一个负电荷，所以空位带一个有效正电荷。 计算公式： 有效电荷现处类别的既有电荷完整晶体在同样位置上的电荷 （ 2） 每种缺陷都可以看作是一种物质，离子空位与点阵空（h）也是物质，不是什么都没有。空位是一个零粒子。,23,3 写缺陷反应举例 （1）

11、 CaCl2溶解在KCl中,表示KCl作为溶剂。 以上三种写法均符合缺陷反应规则。 实际上（11）比较合理。,24,（2） ZrO2掺入到Y2O3晶格中缺陷,正常晶格位置保持2：3；质量平衡；等式二边电荷相等，说明此反应符合书写规则。,Y2O3 2ZrO2(S) 2ZrY+3OO+Oi,25,（3） MgO溶解到Al2O3晶格中，形成有限置换型固溶体,（15较不合理。因为Mg2+进入间隙位置不易发生。,26,练习 写出下列缺陷反应式： (1) MgCl2固溶在LiCl晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) (2) SrO固溶在Li2O晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) (3) Al2O

12、3固溶在MgO晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) (4) YF3固溶在CaF2晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) (5) CaO固溶在ZrO2晶体中(产生负离子空位，生成置换型SS),27,三、 热缺陷浓度计算 若是单质晶体形成热缺陷浓度计算为：,若是MX二元离子晶体的Schttky缺陷，因为同时出现正离子空位和负离子空位，热缺陷浓度计算为：,28,四、非本征缺陷,1、定义 非晶体所固有，而是由各种外来因素造成的缺陷。 非本征缺陷形成的途径： 引入杂质形成固溶体，出现溶质原子、填隙离子、空位等缺陷； 改变原化学配比，形成非化学计量化合物，产生缺陷； 通过辐照形成缺陷； 金属冷加工；

13、 淬火,29,固溶体的形成： 形成条件：结构类型相同， 化学性质相似， 置换质点大小相近。,2、杂质的引入 （1）固溶体 固溶体的定义：外来组分（原子、离子或分子）分布在基质晶格内，类似于溶质溶解在溶剂中一样，虽然晶格要产生畸变或出现其它缺陷，但仍保持一个晶相。,易于形成,形成史：(1) 在晶体生长过程中形成 (2)在熔体析晶时形成 (3)通过烧结过程的原子扩散而形成 几个概念区别固溶体、化合物、混合物。,30,固溶体的分类 (1) 按溶质原子在溶剂晶体中的溶解度分类 ： 连续型固溶体、 有限型固溶体 特点：对于有限型固溶体，溶质在有限范围内 溶解度随温度升高而增加。 (2) 按溶质原子在溶剂

14、晶格中的位置划分：间隙型固溶体、换型固溶体 特点：形成间隙型固溶体体积基本不变或略有膨胀； 形成置换型固溶体后体积应比基质大。,31,形成置换固溶体的条件和影响溶解度因素,(1) 离 子 大 小,(2) 晶体的结构类型,(3) 离 子 电 价,(4) 电 负 性,32,（2）置换型固溶体,主要有以下几种情况 简单置换 电价相同离子之间进行等量置换。 例：,BaTiO3 SrTiO3 SrBa+TiTi+3OO 特点：仅引起晶格畸变，产生的点缺陷就是一般的溶质离子。,33,电荷补偿置换 BaTiO3 2PbCo0.5W0.5O3 2PbBa+CoTi+WTi+6OO 式中Co2+比Ti4+低二价

15、，而W6+比Ti4+高二价，当用Co2+和W6+置换2个i4+之后，是数是平衡的，转换的离子个数也相同。 特点：溶解度极限比单独掺Co2+或W6+大，是掺杂改性的主要方法。产生的点缺陷是一般溶质或带电溶质。 形成正离子空位的置换,特点：点缺陷为带电溶质和正离子空位。 高价置换低价，形成正离子空位。,34,形成负离子空位的置换,特点：点缺陷是带电溶质和负离子空位。 低价置换高价，形成负离子空位。,（3）填隙型固溶体 杂质原子如果进入溶剂晶格中和间隙位置，就生成间隙型固溶体。 若杂质原子较小，能进入晶格间隙位置内。 影响因素： 溶质原子的大小和溶剂晶体空隙大小 出现正离子填隙的置换,特点：点缺陷是

16、带电溶质和填隙正离子。 低价置换高价，形成正离子填隙。,35,出现负离子填隙的置换,特点：点缺陷是带电溶质和填隙负离子。 高价置换低价，形成负离子填隙。,原子填隙 在金属晶体中，原子半径较小的H、C、B元素进入晶格间隙形成间隙型固溶体。例如C在Fe中间隙SS。过渡元素与C、B、N、Si等形成的硫化物、硼化物、氮化物、硅化物等本质是SS。在金属结构中，C、 B、N、 Si占据“四孔”和“八孔”，称金属硬质材料，它们有高硬或超硬性能，熔点极高。 例如：HfC(碳化铪) m.p=3890 ； TaN(氮化钽) m.p=3090；HfB2(硼化铪) m.p=3250,36,（2）半导体掺杂 n型半导体

17、 掺有施主杂质，以电子为多数载流子的半导体。其中电子主要由施主杂质提供。 施主：半导体中能“施放”电子的杂质原子或晶格缺陷。 例： Si P PSi+e Si As AsSi+e P5+或As5+取代Si4+造成一个富余的电子，在Si4+位上。,37,P型半导体 掺有受主杂质，以电子空穴为多数载流子的半导体。 受主：半导体中能“接受”电子的杂质原子或晶格缺陷。 例： Si B BSi+ h,B3+代替Si4+造成缺失一个电子。 注意：有些缺陷反应交不只有一种情况，如YF3掺入CaF2形成固溶体的反应除了前面讲过的形成负离子填隙型，还可以形成阳离子空位型。可写成： CaF2 2YF3 2YCa+

18、VCa+6FF,38,小结 在不等价置换固溶体中，可能出现的四种“组分缺陷”,以上四种究竟出现哪种，必须通过实验测定来确定。,低价置换高价,高价置换低价,39,定义：把原子或离子的比例不成简单整数比或固定 的比例关系的 化合物称为非化学计量化合 物。 实质：同一种元素的高价态与低价态离子之间的置 换型固溶体。 例 ：方铁矿只有一个近似的组成Fe0.95O，它的结 构中总是有阳 离子空位存在，为保持结构电 中性，每形成一个 ,必须有2个Fe2+转变 为Fe3+。,3、非化学计量化合物,40,非化学计量化合物可分为四种类型：,阳离子填隙型,阴离子间隙型,阳离子空位型,阴离子缺位型,41,TiO2晶

19、体在缺O2条件下，在晶体中会出现氧空位。缺氧的TiO2可以看作Ti4+和Ti3+氧化物的SS，缺陷反应为：,（1）阴离子缺位型 TiO2x；ZrO2-x,这种变价现象是和电子相联系的。 Ti4+ e Ti3+ , 此电子e并不固定在一个特定的Ti4+离子上，此电子e并不固定在一个特定的Ti4+离子上，而容易从一个位置迁移到另一个位置。即可把这个e看作是在负离子空位周围，束缚了过剩电子，以保持电中性。因为是带正电的，在电场作用下e可以 迁 移，形成电子导电，所以具有这种缺陷的材料是一种n 型半导体。,42,说明氧空位的尝试和氧分压的1/6次方成正比。 所以，TiO2材料在烧结时对氧分压是十分敏感

20、的，如在强氧化气氛中烧结，获得金黄色介质材料，如氧分压不足，VO增大，烧结得到灰黑色的n型半导体。,氧分压与空位浓度关系：,43,（2）阳离子填隙型 如 Zn1+xO，Cd1+xO 过剩的金属离子进入间隙位，它是带正电的，为了保持电中性，等价的电子被束缚在间隙离子的周围。ZnO 在Zn蒸汽中加热，颜色加深，缺陷反应为：,它们也可形成n型半导体。,44,（3）阴离子间隙型,很少，只有UO2+x可以看作U3O8（2UO3.UO2)在UO2中的SS。由于结构中有间隙阴离子，为保持电中性，结构中出现电子空穴，反应式为：,同样， 也不局限于特定的正离子，它在电场下运动，所以是P型半导体。,45,Fe1-

21、xO可以看作是Fe2O3在FeO中的固溶体。为了保持电中性在正离子空位周围捕获 ,是P型半导体。缺陷反应为：,为保持电中性，两个,综上所述，非化学计量化合物组成与缺陷浓度有关，并与氧分压有关，或与气氛有关。,（4）阳离子空位型 如Fe1xO ,Cu2xO,46,（6）色心 定义：由于电子补偿引起的一种缺陷。 其形成绝大部分与非化学计量有关，包括俘获电子中心或俘获空穴中心。 由于俘获电子中心或俘获空穴中心的存在，使晶中出现了相应的吸收带，其中一部分中心的吸收带位于可见光范围内，使晶体呈现不同的颜色。 F心：在碱金属卤化物晶体中，由一个孤立的负离子空位俘获一个电子构成俘获电子中心。 如将NaCl晶

22、体放在Na蒸汽中加热，Na+扩散到NaCl晶体中，导致Na+过剩，Cl-不足，于是的一个价电子被吸引到负离子空位上（VCl周围），从而形成色心。,47,F-色心的形成,实质: 一个卤素负离子空位加上一个被束缚 在其库仑场中带电子。,-+-+-,+-+-+,+-+-+,-+-+-,-+-+-,48,类F心 包括F心、F+心和F2心、F3心 F心：在碱金属卤化物晶体中，一个负离子空位俘获两个电子构成的电子中心。 F+心：在碱金属卤化物晶体中就是一个孤立的负离子。 F2心、F3心：是两个以上的F心紧靠在一起而构成的电子 中心，又称为M心、R心等。 有杂质参与的电子中心 当F心近邻的个碱金属离子中的一

23、个被另一碱金属杂质离子所取代，就形成一个FA心；被二个碱金属杂质离子所取代就形成FB心。 此外，可根据不同激发状态，分为FA()心和FA()心、FB()心和FB()等。,49,V-色心的形成,实质: 金属正离子空位加上相应个数被束缚 在其库仑场中带正电的电子空穴。,-+-+-,+-+-+,+-+-+,-+-+-,-+-+-,V心 是指电子被正离子俘获构成的空穴中心。,50,4.3 线缺陷-位错,晶体的线缺陷表现为各种类型的位错（dislocation），其在三维空间两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长。它不像点缺陷那样容易被人接受和理解，人们是从研究晶体的塑性变形中才认识到晶体中存在着位

24、错。 位错对晶体的强度与断裂等力学性能起着决定性的作用。同时，位错对晶体的扩散与相变等过程也有一定的影响。,51,1. 位错模型的提出背景 完整晶体塑性变形滑移的模型金属晶体的理论强度理论强度比实测强度高出几个数量级 晶体缺陷的设想 线缺陷（位错）的模型 以位错滑移模型计算出的晶体强度，与实测值基本相符。 晶体（例如Cu单晶体）作刚性滑移所需的临界切应力值（1540MPa）与实际滑移测定的值（1MPa）相差巨大，表明晶体内部一定存在着很多缺陷(defect)，它们使滑移(slip)，即塑性变形（plastic deformation）,不需作两个原子面之间的整体移动，在低的应力条件下就能进行，

25、这种内部缺陷就是位错（dislocation）。,一、位错理论的产生,52,2. 理想晶体的滑移模型,晶体在滑移时，滑移面上各个原子在切应力作用下，同时克服相邻滑移面上原子的作用力前进一个原子间距，完成这一过程所需的切应力就相当于晶体的理论剪切屈服强度，这是一个很大的数值，例如Cu单晶体的理论剪切屈服强度约为1540 MPa，但它实际的屈服强度仅为1Mpa，二者相差巨大 。,理想晶体的滑移模型,53,晶体的实际强度与理论强度之间的巨大差异，使人们对理想晶体模型及其滑移方式产生怀疑，认识到晶体中原子排列绝非完全规则，滑移也不是两个原子面之间集体的相对移动，晶体内部一定存在着很多缺陷，即薄弱环节，

26、使的塑性变形过程在很低的应力下就开始进行，这种内部缺陷就是位错。,54,晶体在不同的应力状态下，其滑移方式不同。根据原子的滑移方向和位错线取向的几何特征不同，位错分为 刃位错 螺位错 混合位错。,二、位错的基本类型和特征,55,（一）、刃位错,1、形成及定义 晶体在大于屈服值的切应力作用下，以ABCD面为滑移面发生滑移。EF是晶体已滑移部分和未滑移部分的交线，犹如砍入晶体的一把刀的刀刃，即刃位错(edge dislocation)。 2、几何特征：位错线与原子滑移方向相垂直；滑移面上部位错线周围原子受压应力作用，原子间距小于正常晶格间距；滑移面下部位错线周围原子受张应力作用，原子间距大于正常晶

27、格间距。 3、分类：正刃位错， “” ；负刃位错， “T” 。符号中水平线代表滑移面，垂直线代表半个原子面。,56,刃位错示意图,57,4、刃型位错的结构特征,有一额外的半原子面； 可理解为是已滑移区与未滑移区的边界线，可是直线也可是折线和曲线，但它们必与滑移方向和滑移矢量垂直； 只能在同时包含有位错线和滑移矢量的滑移平面上滑移； 位错周围点阵发生弹性畸变，有切应变，也有正应变； 位错畸变区只有几个原子间距，是狭长的管道，故是线缺陷。,58,（二）、螺位错,1、形成及定义 晶体在外加切应力作用下，沿ABCD面滑移，图中EF线为已滑移区与未滑移区的分界处。由于位错线周围的一组原子面形成了一个连续

28、的螺旋形坡面，故称为螺位错（screw dislocation） 。 2、几何特征： 位错线与原子滑移方向相平行；位错线周围原子的配置是螺旋状的。 3、分类： 有左、右旋之分，分别以符号“”和“”表示。其中小圆点代表与该点垂直的位错，旋转箭头表示螺旋的旋转方向。它们之间符合左手、右手螺旋定则。,59,图4-8 螺位错形成示意图,螺位错滑移面两侧晶面上原子的滑移情况,60,4. 螺型位错的结构特征,无额外的半原子面，原子错排程轴对称， 分右旋和左旋螺型位错； 一定是直线，与滑移矢量平行，位错线移动方向与晶体滑移方向垂直； 滑移面不是唯一的，包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面； 位错周围点阵

29、也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不引起体积的膨胀和收缩； 位错畸变区也是几个原子间距宽度，同样是线位错。,61,在外力作用下，两部分之间发生相对滑移，在晶体内部已滑移和未滑移部分的交线既不垂直也不平行滑移方向（伯氏矢量b），这样的位错称为混合位错。 位错线上任意一点，经矢量分解后，可分解为刃位错和螺位错分量。晶体中位错线的形状可以是任意的，但位错线上各点的伯氏矢量相同，只是各点的刃型、螺型分量不同而已。,（三）、混合型位错,62,63,图4-9,（a）混合位错的形成,（b）混合位错分解为刃位错和螺位错示意图,（c）混合位错线附近原子滑移透视图,64,由于位错线是已滑移区

30、与未滑移区的边界线。因此，位错具有一个重要的性质如下： 一根位错线不能终止于晶体内部，而只能露头于晶体表面（包括晶界）。若它终止于晶体内部，则必与其他位错线相连接，或在晶体内部形成封闭线。形成封闭线的位错称为位错环。,65,阴影区是滑移面上一个封闭的已滑移区。显然，位错环各处的位错结构类型也可按各处的位错线方向与滑移矢量的关系加以分析，如A，B两处是刃型位错，C，D两处是螺型位错，其他各处均为混合位错。,66,晶体内偏离周期性点阵结构的二维缺陷称为面缺陷，主要有层错、小角晶界、晶界、相界等。晶体内部偏离周期性点阵结构的三维缺陷称为体缺陷，主要有包裹体、空洞、夹杂物，第二相等。 一、面缺陷 1、

31、分类 （1）平移界面：界面一侧的结构可以通过界面另一侧的结构作一非点阵平移，如层错、结晶毁变面等。,第四节 面缺陷与体缺陷,67,（2）孪晶界面：界面一侧的结构可以通过界面另一侧结构施加结晶学反映。如以反演、旋转等获得的孪晶界、电畴界、磁畴界等等。 （3）位错界面：界面两侧的晶体存在小取向差，可以通过点阵旋转而使界面两侧的晶体相互重合，如亚晶界或小角晶界等。 2、平移界面 层错 层错是在密排晶体中原子面的堆垛顺序出现反常 所造成的面缺陷。 前面讨论晶体的密堆积方式时得到： （1）fcc（面心立方）晶体在平行于111面的原子排列顺序是ABCABCABC。 （2）hcp（密排六方）晶体在平行于00

32、01面的原子排列顺序是ABABAB。,68,若由力学因素（如变形）或热力学因素（加热或 冷却）使堆垛顺序发生局部变化，形成如下几种新结 构： （1）插入型层错：插入一密排层，形成 ABCAB(A)CABC。 （2）抽出型层错：抽去一密排层，形成 ABCABCBCABC。 （3）孪生：对密排层，形成 ABCABCABCACBACBA的排列。 由于错排是在整个界面上发生的，一般情况下要引起晶体能量的大幅度增加。,69,这些堆错了的新结构，相当于在面心立方晶体 中形成了薄层的hcp晶体，也称为堆垛层错。这些层 错对晶体的影响仅在于层错面两侧的晶体结构相应 于理想情况作了一个特定的非点阵相对平移，这种

33、 平移在密堆积结构中并不改变原子最近邻的关系， 只产生次近邻的错排，而且几乎不产生畸变，所以 是一种低能量的面缺陷。除密堆积结构外，其它类 型的晶体也可能出现层错，如金刚石结构和闪锌矿 结构的111面在外延生长过程中，将会出现层错。,70,结晶切变面 常出现于非化学计量化合物中。 在非计量化合物中，当偏离较大时，光靠点缺陷来容纳组分的偏离是远远不够的。许多过渡氧化物晶体，氧与金属的原子比，可以有很大的范围。 为了解释此类现象，Wadsley提出一种通过局域形成共氧原子配位八面体的方式改变氧/金属比的模型：沿某些低指数面将化学配比晶体中的氧原子层抽出，然后再将两半晶体通过切变式的位移吻合起来。这一过程使晶体中的氧八面体由共顶角变为共棱边，或者由共棱边变为共面。（如图2-2-39）。每个氧原子配位数保持不变，但氧/金属比则相应降低了。这种情况下形成的面缺陷称为结晶切变面。,71,3、孪晶界面 天然晶体或人工晶体在生长过程中，以及晶体在经历相变时，都有可能产生结构上取向上不同的排列，从而形成由不同取向的单晶区组成的孪晶（即双晶）。 孪晶各区之间的相