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文檔簡介

1、第四章 缺陷化學n4.1 理想晶體和實際晶體u對于理想晶體，其內(nèi)部質(zhì)點在三維空間嚴格按照空間格子規(guī)律作周期性重復排列 ，而實際晶體總有原子或離子并不按理想點陣排列，偏離了自己本來應該占據(jù)的位置。u現(xiàn)實當中也是找不出完美晶體的，實際晶體總是或多或少地存在著各式各樣的缺陷。1u對理想結(jié)構(gòu)的偏離 l質(zhì)點進行熱振動產(chǎn)生聲子和激子等 l質(zhì)點脫離其平衡位置產(chǎn)生空位和填隙質(zhì)點l外來雜質(zhì)進入晶格2u晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷對晶體物理化學性質(zhì)的影響 l半導體的導電性l晶體的顏色l固體的強度 l擴散過程34.2 點缺陷的熱力學分析在完整點陣結(jié)構(gòu)的晶體中引入缺陷后能量的變化 S=klnWS：構(gòu)型熵 k: 波爾茲曼常數(shù)W：幾

2、率，正比于 1023G=H-TS在一定濃度范圍內(nèi)，缺陷的生成會導致系統(tǒng)吉布斯自由能的下降。 44.3 缺陷的分類n根據(jù)缺陷的大小、形狀和作用范圍分類 u點缺陷l在三維方向上尺度都很小的缺陷。例如，空位、間隙原子、雜質(zhì)原子等。 u線缺陷l在一維方向上的缺陷，其它二維方向上尺度都很小。線缺陷又稱位錯位錯。u面缺陷l在二維方向上伸展的缺陷。例如，晶界。u體缺陷l三維尺寸上都比較大的缺陷。例如，雜質(zhì)團聚體和空洞 。54.4 缺陷化學的發(fā)展歷史n20世紀20年代u弗倫克爾提出了弗倫克爾缺陷模型；瓦格納和肖脫基提出了肖脫基缺陷模型。n20世紀30年代u色心理論的提出u雜質(zhì)缺陷的研究n20世紀40年代u半導

3、體晶體管的發(fā)明對缺陷化學的促進。缺陷化學：從理論上定性定量地把材料中的點缺陷看作化學實物，并用化學的原理來研究缺陷的產(chǎn)生、平衡及其濃度等問題的一門學科。6n20世紀60年代u克羅格(Kroger)和明克（Vink）采用了一種分區(qū)近似的方法，首次求解得到晶體PbS中各類點缺陷的濃度以及缺陷濃度隨平衡氣相分壓變化曲線。采用化學理論（化學反應平衡常數(shù)方程和質(zhì)量作用定律）研究晶體缺陷獲得成功。 n20世紀70年代u克羅格和明克總結(jié)出了一套點缺陷的表示符號。n20世紀80年代u超導氧化物的研究。74.5 缺陷化學的研究對象和內(nèi)容 n研究對象u點缺陷。包括點陣結(jié)點，空位、間隙原子、雜質(zhì)原子導帶中的電子和價帶中的電子空穴等。不包括聲子和激子。n研究內(nèi)容u點缺陷的生成、點缺陷的平衡、點缺陷之間的反應、點缺陷的存在所引起的

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