第三章 晶体缺陷VIP专享VIP免费

第三章晶体缺陷一、点缺陷热缺陷固溶体非化学计量化合物二、线缺陷三、面缺陷缺陷的含义：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。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、固溶体、非化学计量化合物等§3.1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。§3.1.1类型①根据点缺陷对理想晶格偏离的几何位置分类a.空位（vacancy）没有被占据的正常结点的位置b.间隙质点（interstitialparticle）进入晶格间隙的质点c.杂质质点（foreignparticle）占据正常结点位置或间隙位置的外来质点晶体中的点缺陷空位杂质质点间隙质点②按缺陷产生的原因分类a.热缺陷b.固溶体c.非化学计量化合物§3.1.2点缺陷的符号表征:Kroger-Vink符号以MX型化合物为例：①空位（vacancy）用V来表示，符号中的右下标表示缺陷所在位置，VM含义即M原子位置是空的。②间隙原子（interstitial）亦称为填隙原子，用Mi、Xi来表示，其含义为M、X原子位于晶格间隙位置。③杂质质点（foreignparticle）杂质质点用NM表示,NM的含义是N质点占据M质点的位置。因此该缺陷又称为错放质点。④自由电子（electron）与电子空穴(hole）分别用e，和h·来表示。其中右上标中的一撇“，”代表一个单位负电荷，一个圆点“·”代表一个单位正电荷。在某种光、电、热的作用下，可以在晶体中运动，它们不属于某一特定原子⑤带电缺陷在NaCl晶体中，取出一个Na+离子，会在原来的位置上留下一个电子e，，写成VNa’，即代表Na+离子空位，带一个单位负电荷。同理，Cl－离子空位记为VCl·，带一个单位正电荷。即：VNa’=VNa＋e，，VCl·=VCl＋h·。其它带电缺陷：a.CaCl2加入NaCl晶体时，若Ca2+离子位于Na+离子位置上，其缺陷符号为CaNa·，此符号含义为Ca2+离子占据Na+离子位置，带有一个单位正电荷。b.CaZr,,表示Ca2+离子占据Zr4+离子位置，此缺陷带有二个单位负电荷。其余的缺陷VM、VX、Mi、Xi等都可以加上对应于原阵点位置的有效电荷来表示相应的带电缺陷。⑥缔合中心电性相反的缺陷距离接近到一定程度时，在库仑力作用下会缔合成一组或一群，产生一个缔合中心，VM”和VX..发生缔合,记为（VM”VX..）。⑴写缺陷反应方程式应遵循的原则与一般的化学反应相类似，书写缺陷反应方程式时，应该遵循下列基本原则：a.位置关系b.质量平衡c.电中性§3.1.3缺陷化学反应表示法a.位置关系：在化合物MaXb中，无论是否存在缺陷，其正负离子位置数（即格点数）的之比始终是一个常数a/b，即：M的格点数/X的格点数a/b。如NaCl结构中，正负离子格点数之比为1/1，Al2O3中则为2/3。注意：注意：①位置关系强调形成缺陷时，基质晶体中正负离子格点数之比保持不变，并非原子个数比保持不变。②在上述各种缺陷符号中，VM、VX、MM、XX、MX、XM等位于正常格点上，对格点数的多少有影响，而Mi、Xi、e，、h·等不在正常格点上，对格点数的多少无影响。③形成缺陷时，基质晶体中的原子数会发生变化，外加杂质进入基质晶体时，系统原子数增加，晶体尺寸增大；基质中原子逃逸到周围介质中时，晶体尺寸减小。b.质量平衡：与化学反应方程式相同，缺陷反应方程式两边的质量应该相等。需要注意的是缺陷符号的右下标表示缺陷所在的位置，对质量平衡无影响。c.电中性：电中性要求缺陷反应方程式两边的有效电荷数必须相等。例1·写出NaF加入YF3中的缺陷反应方程式•以正离子为基准，反应方程式为：•以负离子为基准，反应方程式为：.FFYYFV2F''NaNaF3•以正离子为基准，缺陷反应方程式为：•以负离子为基准，则缺陷反应方程式为：'ClClCaCaCliCl.KKCl2例例2·2·写出写出CaClCaCl22加入加入KClKCl中的缺陷反应方中的缺陷反应方程式程式基本规律：–低价正离子占据高价正离子位置时，该位置带有负电荷，为了保持电中性，会产生负离子空位或间隙正离子。–高价正离子占据低价正离子位置时，该位置带有正电荷，为了保持电中性，会产生正离子空位或间隙负离子。§3.1.4热缺陷•...