第二章-點(diǎn)缺陷-晶體缺陷和強(qiáng)度-課件

晶體缺陷與強(qiáng)度

CrystalDefectandStrength王建華材料科學(xué)與工程學(xué)院2019.09.1212/19/20221晶體缺陷與強(qiáng)度

CrystalDefectandSt第二章點(diǎn)缺陷（PointDefects）原子尺度的缺陷（atomicsizedefects）在晶體中可以熱力學(xué)平衡態(tài)存在點(diǎn)缺陷研究的發(fā)展——1926年Frankel提出本章內(nèi)容：點(diǎn)缺陷的類(lèi)型點(diǎn)缺陷的形成及形成能點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)熱平衡態(tài)的點(diǎn)缺陷過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的形成雜質(zhì)原子點(diǎn)缺陷對(duì)晶體性能的影響12/19/20222第二章點(diǎn)缺陷（PointDefects）原子第二章點(diǎn)缺陷2.1點(diǎn)缺陷的類(lèi)型包括空位、間隙原子、雜質(zhì)或溶質(zhì)原子，以及它們所組合成的復(fù)雜缺陷（如空位對(duì)或空位群）。由于原子熱振動(dòng)造成的。12/19/20223第二章點(diǎn)缺陷2.1點(diǎn)缺陷的類(lèi)型12/18/2022基本類(lèi)型：空位（Vacancy)和間隙原子(interstitialatom)如果在晶體中抽去在正常點(diǎn)陣位置上的一個(gè)原子就造成了點(diǎn)陣的空位，如果在點(diǎn)陣的間隙位置擠進(jìn)一個(gè)原子，則形成一個(gè)間隙原子?？瘴婚g隙原子12/19/20224基本類(lèi)型：空位（Vacancy)和間隙原子(intersti2.2點(diǎn)缺陷的形成熱振動(dòng)當(dāng)某一原子具有足夠大的振動(dòng)能而使振幅增大到一定限度時(shí)，就可能克服周?chē)訉?duì)它的制約作用，跳離其原來(lái)的位置，使點(diǎn)陣中形成空結(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為“空位”?？瘴怀霈F(xiàn)，周?chē)拥牧ζ胶怅P(guān)系被破壞，原子偏離其平衡位置，產(chǎn)生三個(gè)方向尺寸均很小的點(diǎn)陣畸變→點(diǎn)缺陷。12/19/202252.2點(diǎn)缺陷的形成熱振動(dòng)12/18/20225點(diǎn)缺陷的形成由于熱激活離開(kāi)平衡位置的原子可有三個(gè)去處——（1）遷移到晶體的表面或晶界，而使晶體內(nèi)部留下空位，形成Schotty缺陷，肖脫基空位。（2）擠入晶體的間隙位置，在晶體中形成數(shù)目相等的空位和間隙原子，這樣的一對(duì)點(diǎn)缺陷稱(chēng)為Frankel缺陷，弗蘭克爾空位。（3）跳到其它空位中，造成空位遷移或消失。12/19/20226點(diǎn)缺陷的形成由于熱激活離開(kāi)平衡位置的原子可有三個(gè)去處——12弗蘭克耳缺陷和肖脫基缺陷12/19/20227弗蘭克耳缺陷和肖脫基缺陷12/18/20227點(diǎn)缺陷形成的物理本質(zhì)？

當(dāng)原子間的吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)，原子在平衡位置以一定的頻率和振幅振動(dòng)（即原子的熱振動(dòng)）。溫度場(chǎng)對(duì)這一振動(dòng)行為起主要作用。溫度越高，振動(dòng)得越快，振幅越大。而且，每個(gè)原子在宏觀統(tǒng)計(jì)上表現(xiàn)出不同的振動(dòng)頻率和振幅。也就是：原子被束縛在它的平衡位置上，但原子卻在做著掙脫束縛的努力。如果沒(méi)有正常的格點(diǎn)供該原子“棲身”，那么這個(gè)原子就處在非正常格點(diǎn)上即間隙位置，形成間隙原子。由于原子掙脫束縛而在原來(lái)的格點(diǎn)上留下了空位。這就是點(diǎn)缺陷形成的本質(zhì)。12/19/20228點(diǎn)缺陷形成的物理本質(zhì)？

當(dāng)原子間的吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)，點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力？溫度是使原子脫離平衡位置的動(dòng)力，是形成點(diǎn)缺陷的外界條件，我們把它稱(chēng)之為點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力。點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力還可以是其他方式，如：塑性變形、高能粒子輻照、熱處理等。值得說(shuō)明的是，在外界驅(qū)動(dòng)力作用下，哪個(gè)原子能夠掙脫束縛，脫離平衡位置是不確定的，宏觀上說(shuō)這是一種幾率分布，每個(gè)原子都有這樣的可能。12/19/20229點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力？溫度是使原子脫離平衡位置的動(dòng)力，是形成點(diǎn)點(diǎn)缺陷的形成能空位形成能定義：在晶體內(nèi)取出一個(gè)原子放在晶體表面上（但不改變晶體的表面能）所需要的能量。包括畸變能和電子能結(jié)合能愈大，熔點(diǎn)愈高，則空位形成能也愈大。12/19/202210點(diǎn)缺陷的形成能空位形成能定義：在晶體內(nèi)取出一個(gè)原子放在晶體表貴金屬中點(diǎn)缺陷的形成能（理論計(jì)算值）缺陷類(lèi)型金屬形成能/電子伏作者空位Cu0.8-1.0富米1.3-1.5亨丁頓Ag0.6-0.92富米Au0.6-0.77富米間隙原子Cu4.0-5.0亨丁頓2.5-2.6特沃特3.0塞格等12/19/202211貴金屬中點(diǎn)缺陷的形成能（理論計(jì)算值）缺陷類(lèi)型金屬形成能/電子2.3點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)對(duì)于一定的體系，平衡時(shí)點(diǎn)缺陷的數(shù)目是一定的，但這僅僅是一種動(dòng)態(tài)平衡和穩(wěn)定。考慮到原子的熱運(yùn)動(dòng)和能量的起伏，一個(gè)原子可能脫離平衡位置而占據(jù)另一空位。雖然空位數(shù)目不增加，但確實(shí)存在原子的遷移。空位缺陷的運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是原子的遷移過(guò)程，它構(gòu)成了晶體中原子傳輸?shù)幕A(chǔ)?？瘴坏囊苿?dòng)方向與原子的遷移方向相反。12/19/2022122.3點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)對(duì)于一定的體系，平衡時(shí)點(diǎn)缺陷的數(shù)目是點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)遷移、復(fù)合－濃度降低；聚集－濃度升高－塌陷12/19/202213點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)12/18/202213空位的移動(dòng)過(guò)程12/19/202214空位的移動(dòng)過(guò)程12/18/202214使空位移動(dòng)所必需的能量——空位移動(dòng)能空位作無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)的跳動(dòng)頻率可表達(dá)為v為空位周?chē)拥恼駝?dòng)頻率，為空位移動(dòng)熵。空位的移動(dòng)速率對(duì)溫度很敏感，隨溫度下降，其移動(dòng)速率顯著減慢?？瘴灰苿?dòng)所造成的原子遷移，就是晶體中的自擴(kuò)散。自擴(kuò)散取決于空位的濃度和跳動(dòng)頻率。12/19/202215使空位移動(dòng)所必需的能量——空位移動(dòng)能12/18/2022152.4熱平衡態(tài)的點(diǎn)缺陷原子熱振動(dòng)產(chǎn)生出來(lái)的點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)平衡缺陷，即在一定的溫度下總是對(duì)應(yīng)著一定數(shù)量的點(diǎn)缺陷。點(diǎn)缺陷的平衡濃度C：由統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)原理計(jì)算12/19/2022162.4熱平衡態(tài)的點(diǎn)缺陷原子熱振動(dòng)產(chǎn)生出來(lái)的點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)根據(jù)自由能表達(dá)式：設(shè)想晶體中總共有N個(gè)原子位置，在無(wú)空位時(shí)，原子的可能分布方式只有一種，即每個(gè)結(jié)點(diǎn)上一個(gè)原子。當(dāng)晶體中引進(jìn)n個(gè)空位時(shí)，則原子的可能分布方式有種，因此組態(tài)熵的增加為：振動(dòng)熵:設(shè)形成一個(gè)空位時(shí)，振動(dòng)熵的增量為當(dāng)形成n個(gè)空位時(shí)，則該晶體中振動(dòng)熵的變化為當(dāng)引入n個(gè)空位時(shí)，總的熵變則為n個(gè)空位導(dǎo)致內(nèi)能的增加為12/19/202217根據(jù)自由能表達(dá)式：設(shè)想晶體中總共有N個(gè)原子位置，在無(wú)空位時(shí)，在絕對(duì)溫度T，當(dāng)含有N個(gè)結(jié)點(diǎn)的晶體中形成n個(gè)空位時(shí)，與無(wú)空位的晶體相比，自由能的變化為—上式所包含的各項(xiàng)與空位數(shù)目之間的關(guān)系見(jiàn)圖在平衡態(tài)下體系的自由能最小，得12/19/202218在絕對(duì)溫度T，當(dāng)含有N個(gè)結(jié)點(diǎn)的晶體中形成n個(gè)空位時(shí)，與無(wú)空位12/19/20221912/18/20221912/19/20222012/18/2022202.5過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的形成在有些情況下，晶體點(diǎn)缺陷的濃度可能高于平衡濃度，這樣的點(diǎn)缺陷就稱(chēng)為過(guò)飽和點(diǎn)缺陷或非平衡點(diǎn)缺陷。獲得過(guò)飽和空位的方法（1）高溫淬火法(quenching)

（2）冷加工(coldworking)

（3）高能粒子輻照(radiation)12/19/2022212.5過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的形成12/18/2022211.淬火高溫時(shí)晶體中的空位濃度很高，經(jīng)過(guò)淬火后，空位來(lái)不及通過(guò)擴(kuò)散達(dá)到平衡濃度，在低溫下仍保持了較高的空位濃度。2.冷加工金屬在室溫下進(jìn)行壓力加工時(shí)，由于位錯(cuò)交割所形成的割階發(fā)生攀移，從而使金屬晶體內(nèi)空位濃度增加。3.輻照當(dāng)金屬受到高能粒子（中子、質(zhì)子、氘核、α粒子、電子等）輻照時(shí)，晶體中的原子將被擊出，擠入晶格間隙中，由于被擊出的原子具有很高的能量，因此還有可能發(fā)生連鎖作用，在晶體中形成大量的空位和間隙原子。12/19/2022221.淬火高溫時(shí)晶體中的空位濃度很高，經(jīng)過(guò)淬火后，空位來(lái)不及12/19/20222312/18/2022232.6雜質(zhì)原子與基體原子不同的外部雜質(zhì)進(jìn)入晶體內(nèi)部構(gòu)成的一種點(diǎn)缺陷分為替代式和間隙式兩類(lèi)替代式，如Si、Ge中摻雜III、V族元素B、Al、Ga、In和P、As、Sb等，控制導(dǎo)電類(lèi)型和電阻率，結(jié)構(gòu)上III、V族元素與IV族元素相似間隙式，F(xiàn)e，Ni，O形成間隙式雜質(zhì)，處于Si、Ge晶胞五個(gè)較大的間隙雜質(zhì)原子的特點(diǎn)：12/19/2022242.6雜質(zhì)原子與基體原子不同的外部雜質(zhì)進(jìn)入晶體內(nèi)部構(gòu)成的12/19/20222512/18/20222512/19/20222612/18/20222612/19/20222712/18/202227晶格常數(shù)a與固溶體成分x之間的關(guān)系：式中，a1、a2分別為溶劑和溶質(zhì)的晶格常數(shù)12/19/202228晶格常數(shù)a與固溶體成分x之間的關(guān)系：12/18/20222812/19/20222912/18/20222912/19/20223012/18/20223012/19/20223112/18/2022312.7點(diǎn)缺陷對(duì)晶體性能的影響平衡狀態(tài)下，空位的濃度比間隙原子要大得多。由此，我們主要分析空位對(duì)晶體物理性能的影響。1）電阻的變化晶體的電阻來(lái)源于離子對(duì)傳導(dǎo)電子的散射。在完整的晶體中，電子基本上是在均勻電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，而在有缺陷的晶體中，由于缺陷區(qū)點(diǎn)陣周期性的破壞，電場(chǎng)急劇變化，因而對(duì)電子產(chǎn)生強(qiáng)烈散射，導(dǎo)致電阻上升?？瘴粚?duì)于傳導(dǎo)電子產(chǎn)生附加散射，而引起電阻率ρ的增加。例如：淬火溫度越高，由于空位濃度越大，因而，電阻率越大。

12/19/2022322.7點(diǎn)缺陷對(duì)晶體性能的影響平衡狀態(tài)下，空位的濃度比間2）密度的變化簡(jiǎn)單地考慮肖脫基空位。一個(gè)空位形成，體積增加v，v為原子體積，n個(gè)空位形成，晶體體積增加

V=nv，由此而將引起密度的減小。(這里沒(méi)有考慮空位形成后晶格的畸變)

3）機(jī)械性能的變化空位對(duì)金屬的機(jī)械性能影響較大，過(guò)飽和點(diǎn)缺陷提高金屬的屈服強(qiáng)度。為什么？12/19/2022332）密度的變化12/18/202233點(diǎn)缺陷引起的結(jié)構(gòu)變化：晶格畸變（如空位引起晶格收縮，間隙原子引起晶格膨脹，置換原子可引起收縮或膨脹。）12/19/20223412/18/202234點(diǎn)缺陷對(duì)化學(xué)性能的影響:主要集中在材料表面性能上，比如雜質(zhì)原子的缺陷會(huì)在大氣環(huán)境下形成原電池模型，極大地加速材料的腐蝕，另外表面能量也會(huì)受到缺陷的極大影響，表面化學(xué)活性，化學(xué)能等等。

如果合理的利用缺陷，可以提高材料某一方面的性能，比如人工在半導(dǎo)體材料中進(jìn)行摻雜，形成空穴，可以極大地提高半導(dǎo)體材料的性能。12/19/202235點(diǎn)缺陷對(duì)化學(xué)性能的影響:12/18/202235晶體缺陷與強(qiáng)度

CrystalDefectandStrength王建華材料科學(xué)與工程學(xué)院2019.09.1212/19/202236晶體缺陷與強(qiáng)度

CrystalDefectandSt第二章點(diǎn)缺陷（PointDefects）原子尺度的缺陷（atomicsizedefects）在晶體中可以熱力學(xué)平衡態(tài)存在點(diǎn)缺陷研究的發(fā)展——1926年Frankel提出本章內(nèi)容：點(diǎn)缺陷的類(lèi)型點(diǎn)缺陷的形成及形成能點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)熱平衡態(tài)的點(diǎn)缺陷過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的形成雜質(zhì)原子點(diǎn)缺陷對(duì)晶體性能的影響12/19/202237第二章點(diǎn)缺陷（PointDefects）原子第二章點(diǎn)缺陷2.1點(diǎn)缺陷的類(lèi)型包括空位、間隙原子、雜質(zhì)或溶質(zhì)原子，以及它們所組合成的復(fù)雜缺陷（如空位對(duì)或空位群）。由于原子熱振動(dòng)造成的。12/19/202238第二章點(diǎn)缺陷2.1點(diǎn)缺陷的類(lèi)型12/18/2022基本類(lèi)型：空位（Vacancy)和間隙原子(interstitialatom)如果在晶體中抽去在正常點(diǎn)陣位置上的一個(gè)原子就造成了點(diǎn)陣的空位，如果在點(diǎn)陣的間隙位置擠進(jìn)一個(gè)原子，則形成一個(gè)間隙原子?？瘴婚g隙原子12/19/202239基本類(lèi)型：空位（Vacancy)和間隙原子(intersti2.2點(diǎn)缺陷的形成熱振動(dòng)當(dāng)某一原子具有足夠大的振動(dòng)能而使振幅增大到一定限度時(shí)，就可能克服周?chē)訉?duì)它的制約作用，跳離其原來(lái)的位置，使點(diǎn)陣中形成空結(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為“空位”?？瘴怀霈F(xiàn)，周?chē)拥牧ζ胶怅P(guān)系被破壞，原子偏離其平衡位置，產(chǎn)生三個(gè)方向尺寸均很小的點(diǎn)陣畸變→點(diǎn)缺陷。12/19/2022402.2點(diǎn)缺陷的形成熱振動(dòng)12/18/20225點(diǎn)缺陷的形成由于熱激活離開(kāi)平衡位置的原子可有三個(gè)去處——（1）遷移到晶體的表面或晶界，而使晶體內(nèi)部留下空位，形成Schotty缺陷，肖脫基空位。（2）擠入晶體的間隙位置，在晶體中形成數(shù)目相等的空位和間隙原子，這樣的一對(duì)點(diǎn)缺陷稱(chēng)為Frankel缺陷，弗蘭克爾空位。（3）跳到其它空位中，造成空位遷移或消失。12/19/202241點(diǎn)缺陷的形成由于熱激活離開(kāi)平衡位置的原子可有三個(gè)去處——12弗蘭克耳缺陷和肖脫基缺陷12/19/202242弗蘭克耳缺陷和肖脫基缺陷12/18/20227點(diǎn)缺陷形成的物理本質(zhì)？

當(dāng)原子間的吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)，原子在平衡位置以一定的頻率和振幅振動(dòng)（即原子的熱振動(dòng)）。溫度場(chǎng)對(duì)這一振動(dòng)行為起主要作用。溫度越高，振動(dòng)得越快，振幅越大。而且，每個(gè)原子在宏觀統(tǒng)計(jì)上表現(xiàn)出不同的振動(dòng)頻率和振幅。也就是：原子被束縛在它的平衡位置上，但原子卻在做著掙脫束縛的努力。如果沒(méi)有正常的格點(diǎn)供該原子“棲身”，那么這個(gè)原子就處在非正常格點(diǎn)上即間隙位置，形成間隙原子。由于原子掙脫束縛而在原來(lái)的格點(diǎn)上留下了空位。這就是點(diǎn)缺陷形成的本質(zhì)。12/19/202243點(diǎn)缺陷形成的物理本質(zhì)？

當(dāng)原子間的吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)，點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力？溫度是使原子脫離平衡位置的動(dòng)力，是形成點(diǎn)缺陷的外界條件，我們把它稱(chēng)之為點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力。點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力還可以是其他方式，如：塑性變形、高能粒子輻照、熱處理等。值得說(shuō)明的是，在外界驅(qū)動(dòng)力作用下，哪個(gè)原子能夠掙脫束縛，脫離平衡位置是不確定的，宏觀上說(shuō)這是一種幾率分布，每個(gè)原子都有這樣的可能。12/19/202244點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力？溫度是使原子脫離平衡位置的動(dòng)力，是形成點(diǎn)點(diǎn)缺陷的形成能空位形成能定義：在晶體內(nèi)取出一個(gè)原子放在晶體表面上（但不改變晶體的表面能）所需要的能量。包括畸變能和電子能結(jié)合能愈大，熔點(diǎn)愈高，則空位形成能也愈大。12/19/202245點(diǎn)缺陷的形成能空位形成能定義：在晶體內(nèi)取出一個(gè)原子放在晶體表貴金屬中點(diǎn)缺陷的形成能（理論計(jì)算值）缺陷類(lèi)型金屬形成能/電子伏作者空位Cu0.8-1.0富米1.3-1.5亨丁頓Ag0.6-0.92富米Au0.6-0.77富米間隙原子Cu4.0-5.0亨丁頓2.5-2.6特沃特3.0塞格等12/19/202246貴金屬中點(diǎn)缺陷的形成能（理論計(jì)算值）缺陷類(lèi)型金屬形成能/電子2.3點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)對(duì)于一定的體系，平衡時(shí)點(diǎn)缺陷的數(shù)目是一定的，但這僅僅是一種動(dòng)態(tài)平衡和穩(wěn)定?？紤]到原子的熱運(yùn)動(dòng)和能量的起伏，一個(gè)原子可能脫離平衡位置而占據(jù)另一空位。雖然空位數(shù)目不增加，但確實(shí)存在原子的遷移。空位缺陷的運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是原子的遷移過(guò)程，它構(gòu)成了晶體中原子傳輸?shù)幕A(chǔ)?？瘴坏囊苿?dòng)方向與原子的遷移方向相反。12/19/2022472.3點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)對(duì)于一定的體系，平衡時(shí)點(diǎn)缺陷的數(shù)目是點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)遷移、復(fù)合－濃度降低；聚集－濃度升高－塌陷12/19/202248點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)12/18/202213空位的移動(dòng)過(guò)程12/19/202249空位的移動(dòng)過(guò)程12/18/202214使空位移動(dòng)所必需的能量——空位移動(dòng)能空位作無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)的跳動(dòng)頻率可表達(dá)為v為空位周?chē)拥恼駝?dòng)頻率，為空位移動(dòng)熵。空位的移動(dòng)速率對(duì)溫度很敏感，隨溫度下降，其移動(dòng)速率顯著減慢?？瘴灰苿?dòng)所造成的原子遷移，就是晶體中的自擴(kuò)散。自擴(kuò)散取決于空位的濃度和跳動(dòng)頻率。12/19/202250使空位移動(dòng)所必需的能量——空位移動(dòng)能12/18/2022152.4熱平衡態(tài)的點(diǎn)缺陷原子熱振動(dòng)產(chǎn)生出來(lái)的點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)平衡缺陷，即在一定的溫度下總是對(duì)應(yīng)著一定數(shù)量的點(diǎn)缺陷。點(diǎn)缺陷的平衡濃度C：由統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)原理計(jì)算12/19/2022512.4熱平衡態(tài)的點(diǎn)缺陷原子熱振動(dòng)產(chǎn)生出來(lái)的點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)根據(jù)自由能表達(dá)式：設(shè)想晶體中總共有N個(gè)原子位置，在無(wú)空位時(shí)，原子的可能分布方式只有一種，即每個(gè)結(jié)點(diǎn)上一個(gè)原子。當(dāng)晶體中引進(jìn)n個(gè)空位時(shí)，則原子的可能分布方式有種，因此組態(tài)熵的增加為：振動(dòng)熵:設(shè)形成一個(gè)空位時(shí)，振動(dòng)熵的增量為當(dāng)形成n個(gè)空位時(shí)，則該晶體中振動(dòng)熵的變化為當(dāng)引入n個(gè)空位時(shí)，總的熵變則為n個(gè)空位導(dǎo)致內(nèi)能的增加為12/19/202252根據(jù)自由能表達(dá)式：設(shè)想晶體中總共有N個(gè)原子位置，在無(wú)空位時(shí)，在絕對(duì)溫度T，當(dāng)含有N個(gè)結(jié)點(diǎn)的晶體中形成n個(gè)空位時(shí)，與無(wú)空位的晶體相比，自由能的變化為—上式所包含的各項(xiàng)與空位數(shù)目之間的關(guān)系見(jiàn)圖在平衡態(tài)下體系的自由能最小，得12/19/202253在絕對(duì)溫度T，當(dāng)含有N個(gè)結(jié)點(diǎn)的晶體中形成n個(gè)空位時(shí)，與無(wú)空位12/19/20225412/18/20221912/19/20225512/18/2022202.5過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的形成在有些情況下，晶體點(diǎn)缺陷的濃度可能高于平衡濃度，這樣的點(diǎn)缺陷就稱(chēng)為過(guò)飽和點(diǎn)缺陷或非平衡點(diǎn)缺陷。獲得過(guò)飽和空位的方法（1）高溫淬火法(quenching)

（2）冷加工(coldworking)

（3）高能粒子輻照(radiation)12/19/2022562.5過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的形成12/18/2022211.淬火高溫時(shí)晶體中的空位濃度很高，經(jīng)過(guò)淬火后，空位來(lái)不及通過(guò)擴(kuò)散達(dá)到平衡濃度，在低溫下仍保持了較高的空位濃度。2.冷加工金屬在室溫下進(jìn)行壓力加工時(shí)，由于位錯(cuò)交割所形成的割階發(fā)生攀移，從而使金屬晶體內(nèi)空位濃度增加。3.輻照當(dāng)金屬受到高能粒子（中子、質(zhì)子、氘核、α粒子、電子等）輻照時(shí)，晶體中的原子將被擊出，擠入晶格間隙中，由于被擊出的原子具有很高的能量，因此還有可能發(fā)生連鎖作用，在晶體中形成大量的空位和間隙原子。12/19/2022571.淬火高溫時(shí)晶體中的空位濃度很高，經(jīng)過(guò)淬火后，空位來(lái)不及12/19/20225812/18/2022232.6雜質(zhì)原子與基體原子不同的外部雜質(zhì)進(jìn)入晶體內(nèi)部構(gòu)成的一種點(diǎn)缺陷分為替代式和間隙式兩類(lèi)替代式，如Si、Ge中摻雜III、V族元素B、Al、Ga、In和P、As、Sb等，控制導(dǎo)電類(lèi)型和電阻率，結(jié)構(gòu)上III、V族元素與IV族元素相似間隙式，F(xiàn)e，Ni，O形成間隙式雜質(zhì)，處于Si、Ge晶胞五個(gè)較大的間隙雜質(zhì)原子的特點(diǎn)：12/19/2022592.6雜質(zhì)原子與基體原子不同的外部雜質(zhì)進(jìn)入晶體內(nèi)部構(gòu)成的12/19/20226012/18/20222512/19/20226112/18/20222612/19/20226212/18/202227晶格常數(shù)a與固