晶體結(jié)構(gòu)缺陷課件

1、晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件第二章第二章 晶體結(jié)構(gòu)缺陷晶體結(jié)構(gòu)缺陷 n2.1 晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型 n2.2 點缺陷點缺陷n2.3 線缺陷線缺陷n2.4 面缺陷面缺陷n2.5 固溶體固溶體n2.6 非化學計量化合物非化學計量化合物晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件缺陷的含義缺陷的含義：通常把晶體點陣結(jié)構(gòu)中周期性勢場：通常把晶體點陣結(jié)構(gòu)中周期性勢場的畸變稱為晶體的的畸變稱為晶體的結(jié)構(gòu)缺陷結(jié)構(gòu)缺陷。 理想晶體理想晶體：質(zhì)點嚴格按照空間點陣排列。：質(zhì)點嚴格按照空間點陣排列。 實際晶體實際晶體：存在著各種各樣的結(jié)構(gòu)的不完整：存在著各種各樣的結(jié)構(gòu)的不完整性。性。缺陷對材料性能的影響缺陷對材料性能的影響晶體

2、結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件2.1晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型 分類方式：分類方式：幾何形態(tài)幾何形態(tài)：點缺陷、線缺陷、面缺陷等點缺陷、線缺陷、面缺陷等形成原因形成原因：熱缺陷、雜質(zhì)缺陷、非化學計量缺陷等熱缺陷、雜質(zhì)缺陷、非化學計量缺陷等晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件一、按缺陷的幾何形態(tài)分類一、按缺陷的幾何形態(tài)分類 1. 點缺陷點缺陷 2. 線缺陷線缺陷 3. 面缺陷面缺陷 4. 體缺陷體缺陷晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件1.點缺陷（零維缺陷）點缺陷（零維缺陷） 缺陷尺寸處于原子大小的數(shù)量級上，即三維缺陷尺寸處于原子大小的數(shù)量級上，即三維方向上缺陷的尺寸都很小。方向上缺陷的尺寸都很小。包 括 ：包 括 ： 空 位

3、空 位 （ v a c a n c y ） 、） 、 間 隙 質(zhì) 點間 隙 質(zhì) 點（interstitial particle）、）、雜質(zhì)質(zhì)點雜質(zhì)質(zhì)點（foreign particle），如圖），如圖2-1所示。所示。 點缺陷與材料的電學性質(zhì)、光學性質(zhì)、材料點缺陷與材料的電學性質(zhì)、光學性質(zhì)、材料的高溫動力學過程等有關(guān)。的高溫動力學過程等有關(guān)。晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件光照光照npnp+_En區(qū)空穴區(qū)空穴P區(qū)電子區(qū)電子光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件圖圖2-1 晶體中的點缺陷晶體中的點缺陷 (a)空位空位(b)雜質(zhì)質(zhì)點雜質(zhì)質(zhì)點(c)間隙質(zhì)點間隙質(zhì)點晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件2.線缺陷（一維

4、缺陷）線缺陷（一維缺陷）指在一維方向上偏離理想晶體中的周期性、指在一維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列所產(chǎn)生的缺陷，即缺陷尺寸在一維規(guī)則性排列所產(chǎn)生的缺陷，即缺陷尺寸在一維方向較長，另外二維方向上很短。如各種方向較長，另外二維方向上很短。如各種位錯位錯（dislocation），），如圖如圖2-2所示。所示。 線缺陷的產(chǎn)生及運動與材料的韌性、脆性線缺陷的產(chǎn)生及運動與材料的韌性、脆性密切相關(guān)。密切相關(guān)。 晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件圖圖2-2 (a) 刃位錯刃位錯(b)螺位錯螺位錯 (a) (b)晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件3.面缺陷面缺陷 面缺陷又稱為二維缺陷，是指在二維方向面缺陷又稱為二維缺陷，

5、是指在二維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列而產(chǎn)上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列而產(chǎn)生的缺陷，即缺陷尺寸在二維方向上延伸，在生的缺陷，即缺陷尺寸在二維方向上延伸，在第三維方向上很小。如晶界、表面、堆積層錯、第三維方向上很小。如晶界、表面、堆積層錯、鑲嵌結(jié)構(gòu)等。鑲嵌結(jié)構(gòu)等。 面缺陷的取向及分布與材料的斷裂韌性有面缺陷的取向及分布與材料的斷裂韌性有關(guān)。關(guān)。 晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件圖圖2-3面缺陷晶界面缺陷晶界 晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件圖圖2-4 面缺陷堆積層錯面缺陷堆積層錯面心立方晶體中的抽出型層錯面心立方晶體中的抽出型層錯(a)和插入型層錯和插入型層錯(b)晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件圖面缺陷

6、共格晶面圖面缺陷共格晶面面心立方晶體中面心立方晶體中111面反映孿晶面反映孿晶晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件二、按缺陷產(chǎn)生的原因分類二、按缺陷產(chǎn)生的原因分類 1. 熱缺陷熱缺陷 2. 雜質(zhì)缺陷雜質(zhì)缺陷 3. 非化學計量缺陷非化學計量缺陷 4. 其它原因，如電荷缺陷，輻照缺陷等其它原因，如電荷缺陷，輻照缺陷等晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件1.熱缺陷熱缺陷 定義定義:熱缺陷亦稱為熱缺陷亦稱為本征缺陷本征缺陷，是指由熱起伏的，是指由熱起伏的原因所產(chǎn)生的空位或間隙質(zhì)點（原子或離子）。原因所產(chǎn)生的空位或間隙質(zhì)點（原子或離子）。類型類型:弗侖克爾缺陷（弗侖克爾缺陷（Frenkel defect）和肖特）和肖特基缺陷（基缺

7、陷（Schottky defect）熱缺陷濃度與溫度的關(guān)系熱缺陷濃度與溫度的關(guān)系:溫度升高時，熱缺陷溫度升高時，熱缺陷濃度增加濃度增加晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件圖圖2-6 熱缺陷產(chǎn)生示意圖熱缺陷產(chǎn)生示意圖（a）弗侖克爾缺陷的形成）弗侖克爾缺陷的形成（空位與間隙質(zhì)點成對出現(xiàn)）（空位與間隙質(zhì)點成對出現(xiàn)）（b）單質(zhì)中的肖特基缺陷的）單質(zhì)中的肖特基缺陷的形成形成晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件2.雜質(zhì)缺陷雜質(zhì)缺陷 定義定義:亦稱為組成缺陷，是由外加雜質(zhì)的引入亦稱為組成缺陷，是由外加雜質(zhì)的引入所產(chǎn)生的缺陷。所產(chǎn)生的缺陷。特征特征:如果雜質(zhì)的含量在固溶體的溶解度范圍如果雜質(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)。內(nèi)，則雜質(zhì)缺陷的濃度與溫度無關(guān)。雜質(zhì)缺陷對材料性能的影響雜質(zhì)缺陷對材料性能的影響晶體結(jié)構(gòu)缺陷PPT課件3.非化學計量缺陷非化學計量缺陷 定義定義:指組成上偏離化學中的定比定律所形成的指組成上偏離化學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)缺陷。它是由基質(zhì)晶體與介質(zhì)中的某些組分發(fā)生交換而產(chǎn)生。如生交換而產(chǎn)生。如Fe1xO、Zn1+xO