第一章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

第一章晶體結(jié)構(gòu)缺陷第1頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、書寫缺陷反應(yīng)式應(yīng)遵循的原則3、缺陷濃度計(jì)算4、固溶體的分類及形成條件5、研究固溶體的方法第一章習(xí)題課1、缺陷的分類6、非化學(xué)計(jì)量化合物第2頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月點(diǎn)缺陷熱缺陷

雜質(zhì)缺陷非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷（電荷缺陷）Frankel缺陷Schttyq缺陷第3頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非化學(xué)計(jì)量化合物類型：陽(yáng)離子填隙型陰離子間隙型陽(yáng)離子空位型陰離子缺位型第4頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2－6(a)在CaF2晶體中，F(xiàn)rankel缺陷形成能為2.8eV，Schttky缺陷的生成能為5.5eV，計(jì)算在25℃和1600℃時(shí)熱缺陷的濃度？(b)如果CaF2晶體中，含有10－6的YF3雜質(zhì)，則在1600℃時(shí)，CaF2晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢(shì)還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)？說(shuō)明原因。解：(a)由題可知，F(xiàn)rankel缺陷形成能<Schttky缺陷的生成能由知，F(xiàn)rankel缺陷濃度高，因而是主要的。(b)由此可知而在1873K時(shí)所以此時(shí)熱缺陷占優(yōu)勢(shì)。在298K時(shí)，在1873K時(shí)，第5頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2－7試寫出下列缺陷方程第6頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2－9高溫結(jié)構(gòu)材料Al2O3可以用ZrO2來(lái)實(shí)現(xiàn)增韌，也可以用MgO來(lái)促進(jìn)Al2O3的燒結(jié)。(a)如加入0.2mol%ZrO2,試寫出缺陷反應(yīng)式和固溶分子式。(b)如加入0.3mol%ZrO2和Xmol%MgO對(duì)進(jìn)行復(fù)合取代，試寫出缺陷反應(yīng)式、固溶分子式及求出X值。所以固溶分子式為：Al1.998Zr0.002O3.001解：(a)缺陷反應(yīng)式：2:2:10.002:0.002:0.001(b)缺陷反應(yīng)式為2:2:1

X:X:X/2復(fù)合取代反應(yīng)式為1:11:1:1/2:1/20.3%:X0.3%:X:X/2:0.15%根據(jù)電中性原則X＝0.3%所以固溶分子式為Al1.994Zr0.003Mg0.003O3第7頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2－11非化學(xué)計(jì)量化合物FexO中，F(xiàn)e3+/Fe2+＝0.1,求FexO中空位濃度及x值。

分析：FexO是Fe2O3溶解在FeO中的非化學(xué)計(jì)量化合物，先寫出缺陷方程式，然后根據(jù)Fe3+/Fe2+＝0.1計(jì)算。解：缺陷反應(yīng)式：1:2:1a:2a:a其化學(xué)式為：Fe1－2a－aFe2aO

2a/1－3a＝0.1

a=0.044

X＝1－a＝0.956注：1＋X為正常結(jié)點(diǎn)數(shù)。第8頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月補(bǔ)充：

1、用ZrO2和0.25molCaO制成固溶體，測(cè)得晶胞參數(shù)

a0＝0.5153nm，密度為

＝5.184g/cm3，ZrO2為螢石結(jié)構(gòu)，問(wèn)主要缺陷形式是何種？分析：寫出可能的缺陷反應(yīng)式及固溶體分子式，然后計(jì)算相應(yīng)的理論密度，最后把計(jì)算密度與實(shí)測(cè)密度相比確定缺陷形式。解：缺陷反應(yīng)式2:1:10.25:0.125:0.125固溶分子式：Zr0.875Ca0.25O2

1:1:10.25:0.25:0.25固溶分子式：Zr0.75Ca0.25O1.75或比較d與，看誰(shuí)與接近即為所對(duì)應(yīng)的缺陷類型。第9頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、一塊金黃色的人造剛玉，化學(xué)分析結(jié)果認(rèn)為，是在Al2O3中添加了0.5mol％NiO和0.02mol%Cr2O3。試寫出缺陷反應(yīng)方程(置換型)及化學(xué)式。解：缺陷反應(yīng)式為2:2:10.5%:0.5%:0.25%1:20.02%:0.04%固溶體的化學(xué)式為：

Al2－0.5％－0.04%Ni0.5%Cr0.04%O3－0.25%

即Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975第10頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、填空題(1)晶體產(chǎn)生Frankel缺陷時(shí)，晶體體積

，晶體密度

；而有Schtty缺陷時(shí)，晶體體積

,晶體密度

。一般說(shuō)離子晶體中正、負(fù)離子半徑相差不大時(shí)，

是主要的；兩種離子半徑相差大時(shí)，

是主要的。(2)AgBr在適當(dāng)溫度時(shí)產(chǎn)生Frankel缺陷時(shí)，用缺陷反應(yīng)表示為

，[Agi.]=

；在MgO中形成Schtty缺陷時(shí)，缺陷反應(yīng)式為

，＝

。(3)少量CaCl2在KCl中形成固溶體后，實(shí)測(cè)密度值隨Ca2+離子數(shù)/K＋離子數(shù)比值增加而減少，由此可判斷其缺陷反應(yīng)式為

。(4)寫出缺陷反應(yīng)式第11頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月答案：(1)不變不變變大變小Schtty缺陷Frankel缺陷(2)