1、第二章晶体结构缺陷 2 1晶体结构缺陷的类型2 2点缺陷2 3线缺陷2 4面缺陷2 5固溶体2 6非化学计量化合物 缺陷的含义 通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷 理想晶体 质点严格按照空间点阵排列 实际晶体 存在着各种各样的结构的不完整性 缺陷对材料性能的影响 2 1晶体结构缺陷的类型 分类方式 几何形态 点缺陷 线缺陷 面缺陷等形成原因 热缺陷 杂质缺陷 非化学计量缺陷等 一 按缺陷的几何形态分类 1 点缺陷2 线缺陷3 面缺陷4 体缺陷 1 点缺陷 零维缺陷 缺陷尺寸处于原子大小的数量级上 即三维方向上缺陷的尺寸都很小 包括 空位 vacancy 间隙质点 inter
2、stitialparticle 杂质质点 foreignparticle 如图2 1所示 点缺陷与材料的电学性质 光学性质 材料的高温动力学过程等有关 图2 1晶体中的点缺陷 a 空位 b 杂质质点 c 间隙质点 2 线缺陷 一维缺陷 指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性 规则性排列所产生的缺陷 即缺陷尺寸在一维方向较长 另外二维方向上很短 如各种位错 dislocation 如图2 2所示 线缺陷的产生及运动与材料的韧性 脆性密切相关 图2 2 a 刃位错 b 螺位错 a b 3 面缺陷 面缺陷又称为二维缺陷 是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性 规则性排列而产生的缺陷 即缺陷尺寸在二维方
3、向上延伸 在第三维方向上很小 如晶界 表面 堆积层错 镶嵌结构等 面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性有关 图2 3面缺陷 晶界 图2 4面缺陷 堆积层错面心立方晶体中的抽出型层错 a 和插入型层错 b 图 面缺陷 共格晶面面心立方晶体中 111 面反映孪晶 二 按缺陷产生的原因分类 1 热缺陷2 杂质缺陷3 非化学计量缺陷4 其它原因 如电荷缺陷 辐照缺陷等 1 热缺陷 定义 热缺陷亦称为本征缺陷 是指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点 原子或离子 类型 弗仑克尔缺陷 Frenkeldefect 和肖特基缺陷 Schottkydefect 热缺陷浓度与温度的关系 温度升高时 热缺陷浓度增加 图2 6热缺陷产生示意图 a 弗仑克尔缺陷的形成 空位与间隙质点成对出现 b 单质中的肖特基缺陷的形成 2 杂质缺陷 定义 亦称为组成缺陷 是由外加杂质的引入所产生的缺陷 特征 如果杂质的含量在固溶体的溶解度范围内 则杂质缺陷的浓度与温度无关 杂质缺陷对材料性能的影响 3 非化学计量缺陷 定义 指组成上偏离化学中的定比定律所形成的缺陷 它是由基质晶体与介质中的某些组分发生交换而产生 如Fe1 xO Zn1 xO等晶体中的缺陷 特点 其化学组成随周围气氛的性质及其分压大小而变化 是一种半导体材料 4 其它原因 如电荷缺陷 辐照缺陷等
