晶體結(jié)構(gòu)缺陷

第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷1、缺陷的定義：通常把晶體點(diǎn)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。2、理想晶體：質(zhì)點(diǎn)嚴(yán)格按照空間點(diǎn)陣排列的晶體。3、實(shí)際晶體：存在著各種各樣的結(jié)構(gòu)的不完整性的晶體。4、晶體缺陷對材料性能的影響：點(diǎn)缺陷與材料的電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、材料的高溫動(dòng)力學(xué)過程有關(guān)。線缺陷的產(chǎn)生及運(yùn)動(dòng)與材料的韌性、脆性密切相關(guān)。面缺陷的取向及分布與材料的斷裂韌性有關(guān)。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷2?空位?填隙原子/離子?取代原子/離子?位錯(cuò)?晶界點(diǎn)缺陷線缺陷面缺陷4.1缺陷的類型第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

4.1.1.

點(diǎn)缺陷(PointDefect)：

任何方向尺寸都遠(yuǎn)小于晶體線度的缺陷區(qū)

空位(vacancy)：(a)無原子的陣點(diǎn)位置

間隙原子(Self-interstitial)：

(d)擠入點(diǎn)陣間隙的原子

肖特基缺陷(SchottkyDefect)：(c)離子對空位

弗蘭克爾缺陷(FrenkelDefect)：(e)等量的正離子空位和正離子間隙(b)雙空位第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷3-"extra"atomspositionedbetweenatomicsites.?空位:?填隙原子:4.1.1點(diǎn)缺陷第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷雜質(zhì)原子/離子填隙雜質(zhì)原子置換雜質(zhì)原子第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷點(diǎn)缺陷的類型（一）根據(jù)其對理想晶格偏離的幾何位置及成分來劃分填隙原子：原子進(jìn)入晶體正常結(jié)點(diǎn)之間的間隙位置，稱為填隙原子或間隙原子。空位：正常結(jié)點(diǎn)沒有被原子或離子所占據(jù)成為空節(jié)點(diǎn)，稱為空位。雜質(zhì)原子：外來原子進(jìn)入晶格就成為晶體中的雜質(zhì)。有取代原子；間隙式雜質(zhì)原子；固溶體。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷取代原子：這種雜質(zhì)原子取代原來晶格中的原子而進(jìn)入正常結(jié)點(diǎn)的位置。間隙式雜質(zhì)原子：雜質(zhì)進(jìn)入晶體中本來就沒有院子的間隙位置，生成間隙式雜質(zhì)原子。固溶體：雜質(zhì)進(jìn)入晶體可看成是一個(gè)溶解的過程，雜質(zhì)為溶質(zhì)，原晶體為溶劑，這種溶解了雜質(zhì)原子的晶體稱為固溶體。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷（二）按點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的原因分類熱缺陷雜質(zhì)缺陷非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

熱缺陷也稱為本征缺陷。定義：當(dāng)晶體的溫度高于0K時(shí)，由于晶體內(nèi)原子熱振動(dòng)，使部分能量較大的原子離開平衡位置造成缺陷，稱為熱缺陷。產(chǎn)生原因：晶格振動(dòng)和熱起伏兩種基本類型的熱缺陷

Frenkel缺陷

Schottky缺陷第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷Frenkel缺陷由于晶格上原子的熱振動(dòng)，一部分能量較大的原子離開正常位置，進(jìn)入間隙變成填隙原子，并在原來的位置留下一個(gè)空位。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷Frenkel缺陷特點(diǎn)空位、填隙原子成對出現(xiàn)，兩者數(shù)量相等；晶體的體積不發(fā)生改變；間隙——六方、面心立方密堆中的四面體和八面體空隙;不需要自由表面；一般情況下，離子晶體中陽離子比陰離子小，即正負(fù)離子半徑相差大時(shí)，易形成Frenkel缺陷。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷Schottky缺陷正常格點(diǎn)上的原子遷移到表面，從而在晶體內(nèi)部留下空位。原子表面空位內(nèi)部增加了表面，內(nèi)部留下空位第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷Schottky缺陷特點(diǎn)只有空位，沒有填隙原子；如果是離子晶體，陽離子空位和陰離子空位成對出現(xiàn)，兩者數(shù)量相等，保持電中性；需要有自由表面；伴隨新表面的產(chǎn)生，晶體體積增加；正負(fù)離子半徑相差不大時(shí)，Schottky缺陷為主；第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷雜質(zhì)缺陷亦稱為組成缺陷或非本征缺陷定義：是由外來雜質(zhì)的引入所產(chǎn)生缺陷。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)。這與熱缺陷是不同的。雜質(zhì)缺陷對材料性能的影響：由于外來雜質(zhì)的影響使材料原有性質(zhì)發(fā)生改變，如在陶瓷材料及半導(dǎo)體材料中，為了得到特定性能的材料，往往有意添加雜質(zhì)。提高材料的性能。氧化鋯中摻氧化鈣，可提高氧化鋯的熱穩(wěn)定性。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷非化學(xué)計(jì)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)生變換而產(chǎn)生。特點(diǎn)：某些化學(xué)組成隨周圍氣氛的性質(zhì)及其分壓大小而變化。是一種半導(dǎo)體材料。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4.2缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法1、缺陷化學(xué)：凡從理論上定性定量地把材料中的點(diǎn)缺陷看作化學(xué)實(shí)物，并用化學(xué)熱力學(xué)的原理來研究缺陷的產(chǎn)生、平衡及其濃度等問題的一門科學(xué)，稱為缺陷化學(xué)。2、克羅格-明克符號(hào)Kroger-Vink在系統(tǒng)中，用一個(gè)主要符號(hào)來表明缺陷的種類，而用一個(gè)右下腳標(biāo)來表示這個(gè)缺陷的位置。右上角標(biāo)表示有效電荷數(shù)。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4.2缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法Kroger-Vink表示法:以二元化合物MX為例大寫字母：原子；下標(biāo)：位置；上標(biāo)：電荷名稱符號(hào)名稱符號(hào)正常原子MM,XX溶質(zhì)原子Li,Si空位VM,VX帶電缺陷(NaCl)VNa’,VCl˙填隙原子Mi,Xi自由電子e’錯(cuò)位原子MX,XM電子空穴h˙溶質(zhì)原子(LS)LM,SX締合中心VMVX,MiXi第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4.2缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法

4.2.1點(diǎn)缺陷的符號(hào)表征:Kroger-Vink符號(hào)以MX型化合物為例：1.空位（vacancy）用V來表示，符號(hào)中的右下標(biāo)表示缺陷所在位置，VM含義即M原子位置是空的。2.間隙原子（interstitial）亦稱為填隙原子，用Mi、Xi來表示，其含義為M、X原子位于晶格間隙位置。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷3.錯(cuò)位原子錯(cuò)位原子用MX、XM等表示，MX的含義是M原子占據(jù)X原子的位置。XM表示X原子占據(jù)M原子的位置。4.自由電子（electron）與電子空穴(hole）分別用e，和h·來表示。其中右上標(biāo)中的一撇“，”代表一個(gè)單位負(fù)電荷，一個(gè)圓點(diǎn)“·”代表一個(gè)單位正電荷。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷5.帶電缺陷

在NaCl晶體中，取出一個(gè)Na+離子，會(huì)在原來的位置上留下一個(gè)電子e，，寫成VNa’

，即代表Na+離子空位，帶一個(gè)單位負(fù)電荷。同理，Cl－離子空位記為VCl·

，帶一個(gè)單位正電荷。即：VNa’=VNa＋e，，VCl·

=VCl＋h·。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

其它帶電缺陷：

1)CaCl2加入NaCl晶體時(shí)，若Ca2+離子位于Na+離子位置上，其缺陷符號(hào)為CaNa·

，此符號(hào)含義為Ca2+離子占據(jù)Na+離子位置，帶有一個(gè)單位正電荷。

2)CaZr,,表示Ca2+離子占據(jù)Zr4+離子位置，此缺陷帶有二個(gè)單位負(fù)電荷。其余的缺陷VM、VX、Mi、Xi等都可以加上對應(yīng)于原陣點(diǎn)位置的有效電荷來表示相應(yīng)的帶電缺陷。

第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷6.締合中心電性相反的缺陷距離接近到一定程度時(shí)，在庫侖力作用下會(huì)締合成一組或一群，產(chǎn)生一個(gè)締合中心，VM和VX發(fā)生締合,記為（VMVX）。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4.2.2缺陷反應(yīng)方程書寫規(guī)則

對于雜質(zhì)缺陷而言，缺陷反應(yīng)方程式的一般式：

第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷1.寫缺陷反應(yīng)方程式應(yīng)遵循的原則

與一般的化學(xué)反應(yīng)相類似，書寫缺陷反應(yīng)方程式時(shí)，應(yīng)該遵循下列基本原則：（1）位置關(guān)系（2）質(zhì)量平衡（3）電中性第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

（1）位置關(guān)系：在化合物MaXb中，無論是否存在缺陷，其正負(fù)離子位置數(shù)（即格點(diǎn)數(shù)）的之比始終是一個(gè)常數(shù)a/b，即：M的格點(diǎn)數(shù)/X的格點(diǎn)數(shù)a/b。如NaCl結(jié)構(gòu)中，正負(fù)離子格點(diǎn)數(shù)之比為1/1，Al2O3中則為2/3。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷注意：1)位置關(guān)系強(qiáng)調(diào)形成缺陷時(shí)，基質(zhì)晶體中正負(fù)離子格點(diǎn)數(shù)之比保持不變，并非原子個(gè)數(shù)比保持不變。2)在上述各種缺陷符號(hào)中，VM、VX、MM、XX、MX、XM等位于正常格點(diǎn)上，對格點(diǎn)數(shù)的多少有影響，而Mi、Xi、e，、h·等不在正常格點(diǎn)上，對格點(diǎn)數(shù)的多少無影響。3)形成缺陷時(shí)，基質(zhì)晶體中的原子數(shù)會(huì)發(fā)生變化，外加雜質(zhì)進(jìn)入基質(zhì)晶體時(shí)，系統(tǒng)原子數(shù)增加，晶體尺寸增大；基質(zhì)中原子逃逸到周圍介質(zhì)中時(shí)，晶體尺寸減小。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

（2）質(zhì)量平衡：

與化學(xué)反應(yīng)方程式相同，缺陷反應(yīng)方程式兩邊的質(zhì)量應(yīng)該相等。需要注意的是缺陷符號(hào)的右下標(biāo)表示缺陷所在的位置，對質(zhì)量平衡無影響。（3）電中性：

電中性要求缺陷反應(yīng)方程式兩邊的有效電荷數(shù)必須相等。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷2.缺陷反應(yīng)實(shí)例

（1）雜質(zhì)（組成）缺陷反應(yīng)方程式──雜質(zhì)在基質(zhì)中的溶解過程雜質(zhì)進(jìn)入基質(zhì)晶體時(shí)，一般遵循雜質(zhì)的正負(fù)離子分別進(jìn)入基質(zhì)的正負(fù)離子位置的原則，這樣基質(zhì)晶體的晶格畸變小，缺陷容易形成。在不等價(jià)替換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生間隙質(zhì)點(diǎn)或空位。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷例1·寫出NaF加入YF3中的缺陷反應(yīng)方程式以正離子為基準(zhǔn)，反應(yīng)方程式為：以負(fù)離子為基準(zhǔn)，反應(yīng)方程式為：第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷以正離子為基準(zhǔn)，缺陷反應(yīng)方程式為：以負(fù)離子為基準(zhǔn)，則缺陷反應(yīng)方程式為：例2·寫出CaCl2加入KCl中的缺陷反應(yīng)方程式第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷基本規(guī)律：低價(jià)正離子占據(jù)高價(jià)正離子位置時(shí)，該位置帶有負(fù)電荷，為了保持電中性，會(huì)產(chǎn)生負(fù)離子空位或間隙正離子。高價(jià)正離子占據(jù)低價(jià)正離子位置時(shí)，該位置帶有正電荷，為了保持電中性，會(huì)產(chǎn)生正離子空位或間隙負(fù)離子。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷例3·MgO形成肖特基缺陷

MgO形成肖特基缺陷時(shí)，表面的Mg2+和O2-離子遷移到表面新位置上，在晶體內(nèi)部留下空位:MgMgsurface+OOsurfaceMgMgnewsurface+OOnewsurface+

以零O（naught）代表無缺陷狀態(tài)，則：

O（2）熱缺陷反應(yīng)方程式第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷例4·AgBr形成弗侖克爾缺陷

其中半徑小的Ag+離子進(jìn)入晶格間隙，在其格點(diǎn)上留下空位，方程式為：

AgAg

第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

當(dāng)晶體中剩余空隙比較小，如NaCl型結(jié)構(gòu)，容易形成肖特基缺陷；當(dāng)晶體中剩余空隙比較大時(shí)，如螢石CaF2型結(jié)構(gòu)等，容易產(chǎn)生弗侖克爾缺陷。

一般規(guī)律：第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4.3點(diǎn)缺陷的平衡濃度Schottky缺陷單質(zhì)晶體：[VM]=exp(-G/kT)

離子晶體：[VM]=exp(-G/2kT)Frenkel缺陷單質(zhì)晶體：[VM]=exp(-G/2kT)

離子晶體：[VM]=exp(-G/2kT)G增大，點(diǎn)缺陷的濃度降低；T升高，點(diǎn)缺陷的濃度增大，常溫下熱缺陷不顯著。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4.4非化學(xué)計(jì)量化合物

實(shí)際的化合物中，有一些化合物不符合定比定律，負(fù)離子與正離子的比例并不是一個(gè)簡單的固定的比例關(guān)系，這些化合物稱為非化學(xué)計(jì)量化合物。非化學(xué)計(jì)量化合物的特點(diǎn)：

1）非化學(xué)計(jì)量化合物產(chǎn)生及缺陷濃度與氣氛性質(zhì)、壓力有關(guān)；

2）可以看作是高價(jià)化合物與低價(jià)化合物的固溶體；第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷3）缺陷濃度與溫度有關(guān)，這點(diǎn)可以從平衡常數(shù)看出；4）非化學(xué)計(jì)量化合物都是半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體材料分為兩大類：一是摻雜半導(dǎo)體，如Si、Ge中摻雜B、P，為n型半導(dǎo)體；二是非化學(xué)計(jì)量化合物半導(dǎo)體，又分為金屬離子過剩（n型）（包括負(fù)離子缺位和間隙正離子）和負(fù)離子過剩（p型）（正離子缺位和間隙負(fù)離子）

第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷一、由于負(fù)離子缺位，使金屬離子過剩

TiO2、ZrO2會(huì)產(chǎn)生這種缺陷，分子式可寫為TiO2-x，ZrO2-x，產(chǎn)生原因是環(huán)境中缺氧，晶格中的氧逸出到大氣中，使晶體中出現(xiàn)了氧空位。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷正常的TiO2晶體中，Ti:O=1:2，但由于環(huán)境中氧不足，晶體中氧可以逸到大氣中，這時(shí)晶體中也出現(xiàn)氧空位，使金屬離子與化學(xué)式比較顯得過剩。從而有TiO2-X產(chǎn)生。其缺陷反應(yīng)如下：第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷缺陷反應(yīng)方程式應(yīng)如下：又∵TiTi+e’=TiTi’

等價(jià)于

第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷從上式可以看出：Ti4+Ti3+來調(diào)節(jié)晶格中的平衡。即四價(jià)鈦和三價(jià)鈦的固溶體。Ti4+獲得電子而變成Ti3+

，此電子并不是固定在一個(gè)特定的鈦離子上，而是容易從一個(gè)位置遷移到另一個(gè)位置。更確切地說，可把這個(gè)電子看作是在氧離子空位周圍，束縛了過剩電子，以保持電中性，在電場作用下，過剩電子可以從這個(gè)Ti4+離子遷移到鄰近的另一個(gè)Ti4+上，而形成電子導(dǎo)電，所以具有這種缺陷的材料，是一種n型半導(dǎo)體。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷色心缺陷：晶體構(gòu)造中出現(xiàn)非計(jì)量的化學(xué)組成，將使晶體具有吸收光性能，這樣造成的點(diǎn)缺陷稱為色心缺陷。有F色心和V色心兩種。F-色心：凡是自由電子缺陷在陰離子空位中而形成的一種缺陷又稱為F-色心。它是由一個(gè)負(fù)離子空位和一個(gè)在此位置上的電子組成的。由于陷落電子能吸收一定波長的光，因而使晶體著色而的名。如：TiO2在還原氣氛下由黃色變?yōu)楹谏?。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷根據(jù)質(zhì)量作用定律，平衡時(shí)，2[e’]=[]：1）∴TiO2的非化學(xué)計(jì)量對氧壓力敏感，在還原氣氛中才能形成TiO2-x。燒結(jié)時(shí)，氧分壓不足會(huì)導(dǎo)致升高，得到灰黑色的TiO2-x，而不是金黃色的TiO2。2）電導(dǎo)率隨氧分壓升高而降低。3）若PO2不變，則∴電導(dǎo)率隨溫度的升高而呈指數(shù)規(guī)律增加，反映了缺陷濃度與溫度的關(guān)系。

第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷TiO2-x結(jié)構(gòu)缺陷示意圖（I）為什么TiO2-x是一種n型半導(dǎo)體？TiO2-x結(jié)構(gòu)缺陷在氧空位上捕獲兩個(gè)電子，成為一種色心。色心上的電子能吸收一定波長的光，使氧化鈦從黃色變成藍(lán)色直至灰黑色。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷色心、色心的產(chǎn)生及恢復(fù)“色心”是由于電子補(bǔ)償而引起的一種缺陷。某些晶體，如果有x射線，γ射線，中子或電子輻照，往往會(huì)產(chǎn)生顏色。由于輻照破壞晶格，產(chǎn)生了各種類型的點(diǎn)缺陷。為在缺陷區(qū)域保持電中性，過剩的電子或過剩正電荷(電子空穴)就處在缺陷的位置上。在點(diǎn)缺陷上的電荷，具有一系列分離的允許能級(jí)。這些允許能級(jí)相當(dāng)于在可見光譜區(qū)域的光子能級(jí)，能吸收一定波長的光，使材料呈現(xiàn)某種顏色。把這種經(jīng)過輻照而變色的晶體加熱，能使缺陷擴(kuò)散掉，使輻照破壞得到修復(fù)，晶體失去顏色。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷二、由于間隙正離子，使金屬離子過剩Zn1+xO和Cdl+xO屬于這種類型。過剩的金屬離子進(jìn)入間隙位置，帶正電，為了保持電中性，等價(jià)的電子被束縛在間隙位置金屬離子的周圍，這也是一種色心。例如ZnO在鋅蒸汽中加熱，顏色會(huì)逐漸加深，就是形成這種缺陷的緣故。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷圖4.23由于間隙正離子，使金屬離子過剩型結(jié)構(gòu)（II）e第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷缺陷反應(yīng)可以表示如下：或按質(zhì)量作用定律間隙鋅離子的濃度與鋅蒸汽壓的關(guān)系為；第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷如果Zn離子化程度不足，可以有

（此為一種模型）上述反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，進(jìn)行氧化反應(yīng)：（此為另一種模型）則

實(shí)測ZnO電導(dǎo)率與氧分壓的關(guān)系支持了單電荷間隙的模型，即后一種是正確的。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

圖4-24在650℃下，ZnO電導(dǎo)率與氧分壓的關(guān)系

0.61.02.63.01.81.4-2.5-2.72.2-2.1logσ-2.3LogPO2(mmHg)第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷三、由于存在間隙負(fù)離子，使負(fù)離子過剩具有這種缺陷的結(jié)構(gòu)如圖4—25所示。目前只發(fā)現(xiàn)UO2+x，可以看作U3O8在UO2中的固溶體，具有這樣的缺陷。當(dāng)在晶格中存在間隙負(fù)離子時(shí)，為了保持電中牲，結(jié)構(gòu)中引入電子空穴，相應(yīng)的正離子升價(jià)，電子空穴在電場下會(huì)運(yùn)動(dòng)。因此，這種材料是P型半導(dǎo)體。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷圖4.25由于存在向隙負(fù)離子，使負(fù)離子過剩型的結(jié)構(gòu)（III）hh第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷對于UO2+x。中的缺焰反應(yīng)可以表示為：等價(jià)于：根據(jù)質(zhì)量作用定律又[h●]=2[Oi’’]由此可得：[Oi’’]∝PO21/6。

隨著氧壓力的增大，間隙氧的濃度增大，這種類型的缺陷化合物是P型半導(dǎo)體第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷四、由于正離子空位的存在，引起負(fù)離子過剩Cu2O、FeO屬于這種類型的缺陷。以FeO為例缺陷的生成反應(yīng)：等價(jià)于：

從中可見，鐵離子空位本身帶負(fù)電，為了保持電中性；兩個(gè)電子空穴被吸引到這空位的周圍，形成一種V一色心。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷根據(jù)質(zhì)量作用定律[OO●]≈1[h●]=2[VFe’’]由此可得：[h●]∝PO21/6

隨著氧壓力的增大，電子空穴濃度增大，電導(dǎo)率也相應(yīng)增大。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷圖4.26由于正離子空位的存在，引起負(fù)離子過剩型結(jié)構(gòu)缺陷（IV）h第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷小結(jié)：非化學(xué)計(jì)量缺陷的濃度與氣氛的性質(zhì)及大小有關(guān)，這是它和別的缺陷的最大不同之處。此外，這種缺陷的濃度也與溫度有關(guān)。這從平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系中反映出來。以非化學(xué)計(jì)量的觀點(diǎn)來看問題，世界上所有的化合物，都是非化學(xué)計(jì)量的，只是非化學(xué)計(jì)量的程度不同而已，典型的非化學(xué)計(jì)量的二元化合物第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷1、為什么非計(jì)量化合物都是N型或P型半導(dǎo)體材料？答：N型半導(dǎo)體：陰離子空位的產(chǎn)生，束縛了自由電子，在電場的作用下，這些電子發(fā)生遷移，而形成電子導(dǎo)電，可以看作N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體：結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生正離子孔穴，引入電子孔穴，在電場作用下運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電，可以看作P型半導(dǎo)體。在非計(jì)量化合物中，有陰離子缺位型、陽離子填隙型，這兩種缺陷都產(chǎn)生電子導(dǎo)電，所以是N型半導(dǎo)體材料。還有陰離子間隙型、陽離子空隙型，這兩種缺陷都產(chǎn)生電子空穴，在電場作用下運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電，所以是P型半導(dǎo)體材料。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷13?

原子排列的不規(guī)則性發(fā)生在某一行列上?引起晶面間的滑移?產(chǎn)生永久（塑性）形變位錯(cuò):4.5線缺陷位錯(cuò)線附近原子間的鍵合發(fā)生扭曲，該區(qū)域稱之為位錯(cuò)中心。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

2.線缺陷(位錯(cuò)Dislocation)：僅一維尺寸可與晶體線度比擬的缺陷一或數(shù)列原子發(fā)生有規(guī)則的錯(cuò)排

EF⊥BB’

1）

棱位錯(cuò)(刃位錯(cuò)EdgeDislocation)

位錯(cuò)線與滑移方向(柏格斯矢量)垂直壓力、拉力第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

材料固化過程中材料發(fā)生永久形變時(shí)位錯(cuò)發(fā)生:位錯(cuò)存在于所有材料中—金屬、無機(jī)非金屬、高分子材料位錯(cuò)的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)造成了材料延展性（形變性），并引起材料的失效。位錯(cuò)的類型:刃位錯(cuò)螺位錯(cuò)第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷刃位錯(cuò)：晶格中插入了一個(gè)額外的半原子面，半原子面在晶格內(nèi)部的邊緣就是位錯(cuò)線。刃位錯(cuò)的產(chǎn)生：晶體受到推力或拉力的作用，晶面發(fā)生滑移位錯(cuò)線附近，發(fā)生了局部的晶格變形。位錯(cuò)線上部的原子間距密，下部原子間距疏，材料中原子間距出現(xiàn)了疏密不均的現(xiàn)象。刃位錯(cuò)線第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷位錯(cuò)線的描述—Burgers矢量Burgers矢量b：描述位錯(cuò)所引起的變形的大小和方向。作Burgers回路，如果回路中含有位錯(cuò)，則Burgers回路不能閉合，此時(shí)由終點(diǎn)到起點(diǎn)使回路閉合的矢量稱Burgers矢量b。第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷額外半原子面位錯(cuò)線—滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界位錯(cuò)線與滑移方向垂直Burgers矢量垂直于位錯(cuò)線符號(hào)：、T所受的力：推力、拉力刃位錯(cuò)特征第四章晶體結(jié)構(gòu)缺陷螺位錯(cuò)：

由于剪切力的作用，使原子的規(guī)則排列被破壞。晶面沿一根軸線螺旋上升，每轉(zhuǎn)一圈，上升一個(gè)原子間距，故稱之為螺位錯(cuò)，軸線為位錯(cuò)線。位錯(cuò)線平行于晶面滑移方向。第四章晶體結(jié)