固體物理第四章晶體的缺陷

固體物理第四章晶體的缺陷第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一點缺陷Frenkel缺陷Schotty缺陷替位式雜質(zhì)原子Schottky缺陷第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一色心第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一線缺陷——位錯刃位錯螺位錯為了使結(jié)合部的原子盡可能地規(guī)則排列，就每隔一定距離多生長一層原子第4頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一位錯的形成過程第5頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第6頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一面缺陷ABCABCABC…ABCABCBCABC…A、B、C都是原子層從某一晶面開始，晶體兩部分發(fā)生了滑移第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一4.2位錯缺陷的性質(zhì)（1）晶體的一部分相對于另一部分的滑移，實際是位錯線的移動；（2）位錯線的移動是逐步進行的；(3)使位錯線移動的切應(yīng)力較小。第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一為什么會是臺階？第11頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一4.3熱缺陷的統(tǒng)計理論假設(shè)：只有熱缺陷，且是Frenkel缺陷。唯象：（1）間隙原子從一個間隙位置跳到另一個間隙位置，（2）一旦落入與空位相鄰的間隙位置，它會立即與空位復合，又變成一個正常格點上的原子。（3）Frenkel空位也在運動，即空位最近鄰格點上的原子會跳到空位位置，等價于空位跳躍了一步。空位跳躍的方向可以看為填補該空位的原子跳躍的反方向。第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一熱缺陷的產(chǎn)生熱缺陷產(chǎn)生的方式：主要是格點上的原子進入間隙變成間隙原子。影響熱缺陷的數(shù)目還涉及到間隙原子進入空位復合。第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一（1）溫度一定時，熱缺陷的產(chǎn)生和復合達到平衡；熱缺陷的統(tǒng)計數(shù)目一定。（2）熱缺陷在晶體內(nèi)均勻分布。（3）晶體內(nèi)N個原子，n1個空位，n2個間隙原子，則，一個空位在單位時間內(nèi)從一個格點跳到相鄰格點上的幾率：P=n1/N空位從一個格點跳到相鄰格點所需要等待的時間熱缺陷的產(chǎn)生幾率填隙原子從一個間隙位置跳到下一個間隙位置所要等待的時間第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一一個正常格點上的原子成為填隙原子所需等待的時間第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一相鄰原子越過一定的勢壘跳到空位上的次數(shù)第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一空位與填隙原子的復合率第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一填隙原子的復合率單位時間內(nèi)一個原子由正常格點跳到間隙原子位置變成填隙原子的幾率為：第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一類似地：第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一熱缺陷的數(shù)目熱力學系統(tǒng)的自由能：F=U-TS第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一由于N>>n,N’>>n第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一4.4缺陷的擴散擴散方程：一維：第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一不同的邊界條件不同的解第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一擴散的微觀機制：布朗運動第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一晶體中粒子擴散的方式:(1)以填隙原子的方式進行；（2）借助于空位進行擴散；（3）兩種方式同時進行。空位機構(gòu)：對于簡單格點：第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一填隙原子機構(gòu)第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第33頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一雜質(zhì)原子的擴散第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一4.5離子晶體的熱缺陷在外場中的遷移第35頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一四種缺陷的總電流：第36頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共41