晶體結(jié)構(gòu)缺陷一

晶體結(jié)構(gòu)缺陷一第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五缺陷的含義：通常把晶體點陣結(jié)構(gòu)中周期性勢場的畸變稱為晶體的結(jié)構(gòu)缺陷。

理想晶體：質(zhì)點嚴(yán)格按照空間點陣排列。

實際晶體：存在著各種各樣的結(jié)構(gòu)的不完整性。缺陷對材料性能的影響第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五2.1晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型

分類方式：

幾何形態(tài)：點缺陷、線缺陷、面缺陷等

形成原因：熱缺陷、雜質(zhì)缺陷、非化學(xué)計量缺陷等第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五一、按缺陷的幾何形態(tài)分類

1.點缺陷

2.線缺陷

3.面缺陷

4.體缺陷第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五1.點缺陷（零維缺陷）

缺陷尺寸處于原子大小的數(shù)量級上，即三維方向上缺陷的尺寸都很小。包括：空位（vacancy）、間隙質(zhì)點（interstitialparticle）、雜質(zhì)質(zhì)點（foreignparticle），如圖2-1所示。

點缺陷與材料的電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、材料的高溫動力學(xué)過程等有關(guān)。第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五圖2-1晶體中的點缺陷

(a)空位(b)雜質(zhì)質(zhì)點(c)間隙質(zhì)點第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五2.線缺陷（一維缺陷）指在一維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列所產(chǎn)生的缺陷，即缺陷尺寸在一維方向較長，另外二維方向上很短。如各種位錯（dislocation），如圖2-2所示。線缺陷的產(chǎn)生及運動與材料的韌性、脆性密切相關(guān)。第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五圖2-2

(a)刃位錯(b)螺位錯

(a)

(b)第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五3.面缺陷面缺陷又稱為二維缺陷，是指在二維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列而產(chǎn)生的缺陷，即缺陷尺寸在二維方向上延伸，在第三維方向上很小。如晶界、表面、堆積層錯、鑲嵌結(jié)構(gòu)等。面缺陷的取向及分布與材料的斷裂韌性有關(guān)。第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五圖2-3面缺陷－晶界第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五圖2-4面缺陷－堆積層錯

面心立方晶體中的抽出型層錯(a)和插入型層錯(b)第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五圖２－５面缺陷－共格晶面

面心立方晶體中{111}面反映孿晶第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五二、按缺陷產(chǎn)生的原因分類

1.熱缺陷

2.雜質(zhì)缺陷

3.非化學(xué)計量缺陷

4.其它原因，如電荷缺陷，輻照缺陷等第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五1.熱缺陷

定義:熱缺陷亦稱為本征缺陷，是指由熱起伏的原因所產(chǎn)生的空位或間隙質(zhì)點（原子或離子）。類型:弗侖克爾缺陷（Frenkeldefect）和肖特基缺陷（Schottkydefect）熱缺陷濃度與溫度的關(guān)系:溫度升高時，熱缺陷濃度增加第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五圖2-6熱缺陷產(chǎn)生示意圖

（a）弗侖克爾缺陷的形成（空位與間隙質(zhì)點成對出現(xiàn)）（b）單質(zhì)中的肖特基缺陷的形成第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五2.雜質(zhì)缺陷定義:亦稱為組成缺陷，是由外加雜質(zhì)的引入所產(chǎn)生的缺陷。特征:如果雜質(zhì)的含量在固溶體的溶解度范圍內(nèi)，則雜質(zhì)缺陷的濃度與溫度無關(guān)。雜質(zhì)缺陷對材料性能的影響第16頁，共17頁，2023年，2月20日，星期五3.非化學(xué)計量缺陷

定義:指組成上偏離化學(xué)中的定比定律所形成的缺陷。它是由基質(zhì)晶體與介質(zhì)中的某些組分發(fā)生交換而產(chǎn)生。如Fe1－xO、Zn1+xO等晶體中的缺陷