材料化學(xué)固體中的點(diǎn)缺陷PPT教案

1、會計(jì)學(xué)1材料化學(xué)固體中的點(diǎn)缺陷材料化學(xué)固體中的點(diǎn)缺陷第1頁/共60頁零維缺陷雜質(zhì)點(diǎn)缺陷本征點(diǎn)缺陷取代缺陷間隙缺陷空位缺陷錯位缺陷第2頁/共60頁一維缺陷位錯處的雜質(zhì)原子位錯第3頁/共60頁二維缺陷堆垛層錯小角晶粒間界孿晶界面第4頁/共60頁三維缺陷空 洞包藏雜質(zhì)沉 淀第5頁/共60頁電子缺陷價帶空穴導(dǎo)帶電子第6頁/共60頁具有刃位錯的點(diǎn)陣圖具有螺位錯的點(diǎn)陣圖Q是滑移面第7頁/共60頁晶粒間界第8頁/共60頁堆垛層錯第9頁/共60頁點(diǎn)缺陷名稱缺陷在晶體中所占的格位點(diǎn)缺陷所帶有效電荷 中性 正電荷，負(fù)電荷第10頁/共60頁第11頁/共60頁原子/離子本該占據(jù)的格位(錯位缺陷)。第12頁/共60頁

2、FeV.iZniZn.iZn第13頁/共60頁熱振動的原子在某一瞬間可以獲得較大的能量，掙脫周圍質(zhì)點(diǎn)的作用，離開平衡位置，進(jìn)入到晶格內(nèi)的其它位置形成間隙原子，而在原來的平衡格點(diǎn)位置上留下空位。熱振動的原子在某一瞬間可以獲得較大的能量，掙脫周圍質(zhì)點(diǎn)的作用，離開平衡位置，進(jìn)入到晶格內(nèi)的其它位置形成間隙原子，而在原來的平衡格點(diǎn)位置上留下空位。離開平衡位置的原子有三個去處：離開平衡位置的原子有三個去處： （1）遷移到晶體表面或內(nèi)表面的正常結(jié)點(diǎn)位置上，使晶體內(nèi)部留下空位，稱為肖特基（）遷移到晶體表面或內(nèi)表面的正常結(jié)點(diǎn)位置上，使晶體內(nèi)部留下空位，稱為肖特基（Schottky）缺陷或肖特基空位；）缺陷或肖特

3、基空位；第14頁/共60頁(2)擠入點(diǎn)陣的間隙位置擠入點(diǎn)陣的間隙位置，在晶體中同時形成數(shù)，在晶體中同時形成數(shù)目相等的空位和間隙原目相等的空位和間隙原子，則稱為弗蘭克爾（子，則稱為弗蘭克爾（Frenkel）缺陷；）缺陷；弗侖克爾弗侖克爾（Frenkel）缺陷缺陷第15頁/共60頁AgBr中的Frenkel缺陷 KCl中的Schottky缺陷Br-Ag+Cl-K+第16頁/共60頁)2exp()(2/1kTNNncFiFF第17頁/共60頁)2exp(kTNncSSS第18頁/共60頁第19頁/共60頁第20頁/共60頁第21頁/共60頁第22頁/共60頁BaLaTiTi34131OTiTiBaL

4、a第23頁/共60頁ONiLiONiOOLi1224/)1 (2/第24頁/共60頁熱NiO，也可以將部分Ni2+被氧化為Ni3+ONiNiLi213NiLiNiNiNiNi第25頁/共60頁第26頁/共60頁GeAseAsGe第27頁/共60頁導(dǎo)帶價帶EDGeAsED是使 激發(fā)一個電子所需能量 是一個能給出電子的缺陷，叫做施主缺陷，它所在的能級叫做施主能級， ED叫施主電離能。這種以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體叫做n型半導(dǎo)體。,eAsEAsGeDGeGeAsGeAs第28頁/共60頁GeBhBGe,第29頁/共60頁導(dǎo)帶價帶EA,GeBEA是使 放出一個空穴所需能量 是一個能接受電子的缺陷，叫做受主

5、缺陷，它所在的能級叫做受主能級， EA叫受主電離能。這種以空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體叫做p型半導(dǎo)體。hBEBGeAGe,GeBGeBe第30頁/共60頁第31頁/共60頁第32頁/共60頁第33頁/共60頁第34頁/共60頁21eDEDeDEDDDhAEAhAEAAA 211DE2DEDD1AEA2AEA第35頁/共60頁hAgeVEAgeAgeVEAgKAKKDK,)6 . 5()4 . 6(Eg8.5eVED6.4eVEA5.6eVKAg,KAg第36頁/共60頁KAg第37頁/共60頁,ZnCu,eCuECuZnDZnhCuECuZnAZn,EDEA,ZnCu,ZnCu第38頁/共60頁ZnC

6、u第39頁/共60頁材料中的點(diǎn)缺陷對材料性能的影響？4.6 點(diǎn)缺陷對材料性能的影響點(diǎn)缺陷對材料性能的影響 第40頁/共60頁42材料性能42Chapter2 Structure of Materials第41頁/共60頁第42頁/共60頁第43頁/共60頁第44頁/共60頁第45頁/共60頁第46頁/共60頁第47頁/共60頁第48頁/共60頁第49頁/共60頁第50頁/共60頁第51頁/共60頁第52頁/共60頁20世紀(jì)70年代中期研制成功了鋰電池，這種電池具有高能量密度，高可靠性，自放電小以及應(yīng)用固體電解質(zhì)，可以全密封等特點(diǎn)，替代了鋅汞電池，使植入式起搏器的壽命延長到(510)年。新型鈦外

7、殼用于封裝電池及電路，內(nèi)部則由環(huán)氧樹脂及硅橡膠填充。新型鈦外殼以及特殊屏蔽物能夠很好地保護(hù)內(nèi)部物件，并且減少外部電磁干擾。安裝了這類新型起搏器的病人可以安全地使用微波爐及其它家用或辦公室內(nèi)的常用電器。 用于心臟起搏器的鋰碘電池固體電解質(zhì) LiI碘化鋰固態(tài)電解質(zhì)的低導(dǎo)電性將電流限制在微安級別，但已經(jīng)足夠驅(qū)動心臟起搏器了。碘化鋰隔膜能夠自動愈合，這樣使得鋰碘電池非常安全、可靠是植入式心臟起搏器供電能源的最佳選擇。電池和控制電路工程上的進(jìn)步使得植入式電池只有先前的一半大小了。自從1972年以來，大約有50 萬個鋰碘電池成功地應(yīng)用于植入式心臟起搏器中。 第53頁/共60頁可能的充電方式？第54頁/共6

8、0頁第55頁/共60頁這種晶體在X射線激發(fā)下會產(chǎn)生熒光，形成閃爍現(xiàn)象。最早得到應(yīng)用的閃爍晶體是摻鉈碘化鈉 (T1：NaI)晶體。該晶體的發(fā)光波長在可見光區(qū)，閃爍效率高，又易于生長大尺寸單晶，在核科學(xué)和核工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。 閃爍晶體：是指一大類在放射線或原子核粒子作用下發(fā)生閃光現(xiàn)象的晶體材料。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展，人類已經(jīng)走進(jìn)了嶄新的光電子時代；而實(shí)現(xiàn)這一巨大變化的物質(zhì)基礎(chǔ)不是別的，正是硅單晶和激光晶體?？梢詳嘌?，晶體材料的進(jìn)一步發(fā)展，必將譜寫出人類科技文明的新篇章。 第56頁/共60頁58（1）對力學(xué)性質(zhì)的影響對力學(xué)性質(zhì)的影響晶體的機(jī)械強(qiáng)度大大降低晶體的機(jī)械強(qiáng)度大大降低（2）對

9、催化性能的影響對催化性能的影響固相催化劑的催化性能與晶體表面有關(guān)，固相催化劑的催化性能與晶體表面有關(guān)，而晶體表面廣義地說，可以認(rèn)為就是點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的缺而晶體表面廣義地說，可以認(rèn)為就是點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的缺陷。事實(shí)上催化劑表面的晶格畸變、空位缺陷等往陷。事實(shí)上催化劑表面的晶格畸變、空位缺陷等往往就成為催化反應(yīng)發(fā)生的活性中心。往就成為催化反應(yīng)發(fā)生的活性中心。58第57頁/共60頁59SiAsSiSiSiSiGaSiSi（3）對電學(xué)性質(zhì)的影響對電學(xué)性質(zhì)的影響 Ga摻雜摻雜Si形成形成p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體As摻雜摻雜Si形成形成n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體59Chapter2 Structure of Materials第58頁/共60頁60（4）對光學(xué)性質(zhì)的影響對光學(xué)性質(zhì)的影響 BGO的的晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)如果起始原料中包含高于千如果起始原料中包含高于千萬分之幾的雜質(zhì)，萬分之幾的雜質(zhì)，BGO晶晶體在光和體在光和X射線輻照下就會射線輻照下就會變成棕色，形成輻照損傷，變成棕色，形成輻照損傷，它的探測性能就明顯下降。它的探測性能就明顯下降。因此，生長因此，生長BGO晶體需要晶體需要用高純用高純(99.999)的的B