材料化學(xué) 課件 4 晶體中的缺陷-點(diǎn)缺陷-2

點(diǎn)缺陷雜質(zhì)缺陷的表示方法：SrTiO3晶體

簡單置換SrTiO3電荷補(bǔ)償置換PbCo0.5W0.5O3intoBaTiO3BaTiO3

點(diǎn)缺陷雜質(zhì)缺陷的表示方法：形成正離子空位的置換CaCl2形成負(fù)離子空位的置換CaONaClZrO2CaCl2晶體

點(diǎn)缺陷雜質(zhì)缺陷的表示方法：出現(xiàn)正離子填隙的置換2CaO出現(xiàn)負(fù)離子填隙的置換YF3ZrO2CaF21800℃CaO晶體

點(diǎn)缺陷通過x射線衍射區(qū)別空位型和間隙型：知道晶胞參數(shù)，求出晶胞體積計(jì)算理論密度ρcal：ρcal(v)

ρcal(i)比較實(shí)驗(yàn)密度ρexp和ρcal點(diǎn)缺陷非化學(xué)計(jì)量化合物：非化學(xué)計(jì)量化合物——實(shí)際上一些化合物并不符合定比定律，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，此類化合物由于在化學(xué)組成上偏離化學(xué)計(jì)量而產(chǎn)生缺陷。理想的CeO2晶胞和存在缺位的CeO2晶胞點(diǎn)缺陷非化學(xué)計(jì)量化合物：1、由于負(fù)離子缺位、金屬離子過剩TiO2和ZrO2會(huì)產(chǎn)生這種缺陷，分子式可寫為TiO2-x，ZrO2-x。

從化學(xué)計(jì)算觀點(diǎn)來看，正負(fù)離子應(yīng)為1:2，但由于氧離子不足，形成氧空位，使金屬離子與化學(xué)式量比較起來，顯得過剩。點(diǎn)缺陷非化學(xué)計(jì)量化合物：2、由于存在間隙正離子，使金屬離子過剩

締合缺陷吸收一定波長的光形成顏色，這個(gè)締合缺陷叫色中心(色心)。過渡金屬離子進(jìn)入間隙位置是帶正電，為保持電中性，等價(jià)的電子束縛在間隙位置金屬離子周圍，成為電中性，也成為一種色心。

點(diǎn)缺陷非化學(xué)計(jì)量化合物：3、由于存在間隙離子，使負(fù)離子過剩

UO2具有這種缺陷，可以認(rèn)為U3O8在UO2中固熔體即晶格中存在間隙負(fù)離子時(shí)，為保持電中性，結(jié)構(gòu)中引入電子空穴，相應(yīng)正離子升價(jià)，電子空穴在電場下會(huì)運(yùn)動(dòng)，這種材料也主要是半導(dǎo)體。點(diǎn)缺陷

點(diǎn)缺陷

點(diǎn)缺陷

點(diǎn)缺陷

點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷與氧分壓：3、間隙缺陷化合物

點(diǎn)缺陷非化學(xué)計(jì)量化合物缺陷討論結(jié)論：從以上缺陷的類型的討論結(jié)果看，非化學(xué)計(jì)量缺陷的濃度與氣氛的性質(zhì)大小有關(guān)——這是與另外兩種缺陷的最大區(qū)別從非化學(xué)計(jì)量觀點(diǎn)看，世界上所有化合物都是非化學(xué)計(jì)量，只是程度不同而已也與溫度有關(guān)，從平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系可以反映出點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷對(duì)晶體性能的影響：點(diǎn)缺陷引起晶格畸變（distortionoflattice），能量升高，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易發(fā)生轉(zhuǎn)變。點(diǎn)缺陷的存在會(huì)引起性能的變化：1、物理性質(zhì)

如使金屬的電阻R↑、體積V↑、密度ρ↓等；2、力學(xué)性能

采用高溫急冷(如淬火quenching)，大量的冷變形（coldworking），高能粒子輻照（radiation）等方法可獲得過飽和點(diǎn)缺陷，如使σS提高；3、影響相變過程，化學(xué)熱處理（chemicalheattreatment）等。點(diǎn)缺陷過飽和點(diǎn)缺陷：在點(diǎn)缺陷的平衡濃度下晶體的自由能最低，系統(tǒng)最穩(wěn)定。當(dāng)在一定的溫度下，晶體中點(diǎn)缺陷的數(shù)目明顯超過其平衡濃度時(shí)，這些點(diǎn)缺陷稱為過飽和點(diǎn)缺陷。它的產(chǎn)生方式有三種：淬火(quenching)\冷加工(coldworking)\輻照(radiation)：1、淬火：高溫時(shí)晶體中的空位濃度很高，經(jīng)過淬火后，空位來不及通過擴(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（