五章節(jié)晶體缺陷ppt課件

1、 無限大晶體； 一切原子或離子都陳列在晶格中它們本人的位置上(無熱振動； 沒有晶格空位； 沒有間隙原子或離子； 沒有外來的雜質(zhì)； 晶體的原子之比符合化學(xué)計(jì)量比。完美晶體：完美晶體： 與理想晶體有一些差別。如： 存在外表與界面，處于晶體外表的原子或離子與體內(nèi)的不同； 原子或離子脫離平衡位置構(gòu)成空位； 存在雜質(zhì)原子; 有熱振動； 偏離化學(xué)計(jì)量比。 實(shí)踐晶體：實(shí)踐晶體： 晶體缺陷的存在，破壞了完美晶體的有序性，引起晶體內(nèi)能U和熵S添加。 按缺陷在空間的幾何構(gòu)型可將缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。 它們分別取決于缺陷的延伸范圍是零維、一維、二維還是三維來近似描畫。 每一類缺陷都會對晶體的性能產(chǎn)

2、生很大影響，例如點(diǎn)缺陷會影響晶體的電學(xué)、光學(xué)等性能，線缺陷會嚴(yán)重影響晶體的強(qiáng)度等機(jī)械性能。5-1 5-1 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 是由于熱運(yùn)動是由于熱運(yùn)動, ,晶體中以空晶體中以空位、間隙原子、雜質(zhì)原子為中心，位、間隙原子、雜質(zhì)原子為中心，在一個或幾個原子尺寸范圍的微在一個或幾個原子尺寸范圍的微觀區(qū)域內(nèi)構(gòu)成的畸變區(qū)域。觀區(qū)域內(nèi)構(gòu)成的畸變區(qū)域。 點(diǎn)缺陷是是晶體中最簡單、點(diǎn)缺陷是是晶體中最簡單、最常見或者說一定存在的缺陷方最常見或者說一定存在的缺陷方式。式。一、點(diǎn)缺陷的類型一、點(diǎn)缺陷的類型1肖脫基肖脫基Schottky缺陷缺陷 晶體內(nèi)部格點(diǎn)上的原子或離子晶體內(nèi)部格點(diǎn)上的原子或離子運(yùn)動到外表，在晶體內(nèi)留空位。

3、運(yùn)動到外表，在晶體內(nèi)留空位。構(gòu)成一個空位所需的能量構(gòu)成一個空位所需的能量 ( 1eV)2費(fèi)倫克爾費(fèi)倫克爾Frenkel缺陷缺陷 假設(shè)晶體內(nèi)部格點(diǎn)上的原子移到假設(shè)晶體內(nèi)部格點(diǎn)上的原子移到晶格間隙位置構(gòu)成間隙原子，同時晶格間隙位置構(gòu)成間隙原子，同時在原來的格點(diǎn)位置上留下空位。構(gòu)在原來的格點(diǎn)位置上留下空位。構(gòu)成空位成空位-間隙原子。間隙原子。 3填隙原子缺陷 構(gòu)成填隙原子的幾率與原子半徑和晶體構(gòu)造相關(guān)。對多數(shù)晶體，構(gòu)成填隙缺陷需求更大的能量。 構(gòu)成一個間隙原子所需能量 ( 5eV)通常晶體中主要的熱缺陷是空位。通常晶體中主要的熱缺陷是空位。4色心色心 色心是一種非化學(xué)計(jì)量比引起的色心是一種非化學(xué)計(jì)量

4、比引起的空位缺陷。該空位可以吸收可見光空位缺陷。該空位可以吸收可見光使原來透明的晶體出現(xiàn)顏色，因此使原來透明的晶體出現(xiàn)顏色，因此稱它們?yōu)樯?。稱它們?yōu)樯摹?F心是離子晶體中的一個負(fù)離子空心是離子晶體中的一個負(fù)離子空位束縛一個電子構(gòu)成的點(diǎn)缺陷。位束縛一個電子構(gòu)成的點(diǎn)缺陷。 構(gòu)成過程是堿鹵晶體在相應(yīng)的過量構(gòu)成過程是堿鹵晶體在相應(yīng)的過量堿金屬蒸汽中加熱，例如：堿金屬蒸汽中加熱，例如：NaCl晶晶體在體在Na蒸汽中加熱后呈黃色；蒸汽中加熱后呈黃色；KCl晶晶體在體在K蒸汽中加熱后呈紫色；蒸汽中加熱后呈紫色；LiF在在Li蒸汽中加熱后呈粉紅色。蒸汽中加熱后呈粉紅色。 與F心相對的色心是V心。 當(dāng)堿鹵晶

5、體在過量的鹵素蒸汽中加熱后，由于大量的鹵素進(jìn)入晶體，為堅(jiān)持電中性，在晶體中出現(xiàn)了正離子空位,構(gòu)成負(fù)電中心。這種負(fù)電中心可以束縛一個帶正電的“空穴所組成的體系稱為V心。 V心和F心在構(gòu)造上是堿鹵晶體中兩種最簡單的缺陷。在有色心存在的晶體中，A、B兩種元素的比例已偏離嚴(yán)厲的化學(xué)計(jì)量比。所以色心也是一種非化學(xué)計(jì)量引起的缺陷。 二、雜質(zhì)原子 當(dāng)雜質(zhì)原子取代基質(zhì)原子占據(jù)規(guī)那么的格點(diǎn)位置時，構(gòu)成替位式雜質(zhì)；假設(shè)雜質(zhì)原子占據(jù)間隙位置，構(gòu)成間隙式雜質(zhì)。 替位式雜質(zhì)在晶體中的固溶限決議于晶體構(gòu)造、原子離子半徑、電負(fù)性和化學(xué)價(jià)等要素。 雜質(zhì)通常引起并存的電子缺陷，從而明顯的改動資料的導(dǎo)電性。例如： Si晶體中含有As5+、P5時，由于金剛石四面體鍵僅需4個電子，所