學(xué)習(xí)-電子材料物理

1使役性

23性3

合成

缺缺陷的表示方缺陷的濃度陷的擴(kuò)缺陷的產(chǎn)2質(zhì)點質(zhì)點排列偏離嚴(yán)格的周高于絕對零 缺陷對晶體的電、磁、光、聲、熱3晶體中的 晶體缺陷按幾何形態(tài)分類微觀缺 宏觀缺點缺線缺體缺空位堆垛層空填隙替代式原晶界和相孿晶開包裹疇胞狀4 1、定義

5 2、點缺陷分 （據(jù)產(chǎn)生的原因分熱缺陷(本征缺陷6(1定義:由熱振動產(chǎn)生的空位或間隙(本征缺陷分類：弗倫克爾缺陷、肖特基缺弗倫克爾隙，形成填隙子并產(chǎn)生空位

肖特基缺 空填 Frenkel空位與間隙質(zhì)點成對

Schottky溫度升高，熱缺陷的濃度增加8雜質(zhì)定義：替位填隙9非化學(xué)計量比缺 定義：組成上偏離化學(xué)中的定比定律所形成的缺xOn1+xO,x特點其化學(xué)組成可隨周圍氣氛的性質(zhì)及其分壓大小電荷缺陷與輻照缺 激發(fā)，部分電子脫離原子核對它的束縛，成 根據(jù)產(chǎn)生的原因 點缺陷的符號：Kroger-VinkV:空位M:V:空位M:金屬元素X:非金屬元素e:電子h:

i：M:X:缺陷的有效電荷是相對于基質(zhì)晶體的結(jié)點位置而 例1：金屬氧化物（MO）中的點缺空位

x,

˙,

˙˙,

x,

’,V填隙：O

,AM

X

i

i× 雜質(zhì)：Ax，Xx（暫只考慮等價取代） 陽離子空

Na+空位VNa，帶一個單位負(fù)電荷。同理，Cl-空位記為VCl·，帶一個單位正電荷。（不等價取代形成的缺陷具有一定的有效電荷 缺陷種類與有效電缺陷種有效電+ V-O+i+i- 用缺陷的準(zhǔn)化學(xué)方程式來描述點缺陷的形看反反應(yīng)物由生成缺陷成分的物質(zhì)組AgCli質(zhì)量關(guān) 方程兩邊的質(zhì)量應(yīng)相等（各種原子/離子的數(shù)必須相等位置關(guān) 對MaXb而言，M子晶格的格點數(shù)與X子晶電荷關(guān)系(晶體的電中性 注意

在上述各種缺陷符號中，VM、VX、MM、XX、MXXi、e，、h· 例1MgO形成肖特基缺Mg2+和O2-遷移到表面新位置上，在晶體內(nèi)部留下空位 +O

+

”+

Mgnew

Onew 以零0（naught）代表無缺陷狀態(tài)，則00O半徑小的Ag+離子進(jìn)入晶格間隙，在其格點上留下空AgCl

AgVi 非化學(xué)計量比缺陷準(zhǔn)化學(xué)反例3.氧氣進(jìn)入NiO晶體正2 1 g）OVOV2 例4.高溫下Zn蒸氣原子進(jìn)入ZnO晶體間Zn(g)ZnZn 雜質(zhì)進(jìn)入基質(zhì)晶體時，遵循雜質(zhì)的正負(fù)離子形成雜質(zhì)缺陷基本規(guī) 雜質(zhì)缺陷準(zhǔn)化學(xué)反例5.Li2O加入ZnO中形成雜質(zhì)缺陷的反應(yīng)方

LiO O LiO1O(g)

2O

以負(fù)離子為基準(zhǔn) LiO O 例6.Y2O3加入ZnO中形成雜質(zhì)缺陷的反應(yīng)方以正離子為基

YO

iY 2O1O(g)i 以負(fù)離子為基

YO 3O K[A]aK[A]a反應(yīng) 平衡常用[]表示某種缺陷的濃度，用n、p

2e1

[V]n2P O2 O

2 2

K [O [VO]n由形成缺陷 的周圍原子振動狀態(tài)的改變所產(chǎn)生的動熵變，在多數(shù)情況下可以忽略不計；且形成缺陷時晶體的體積變化所以，實際計算熱缺陷濃度時，一般都用。例2.動熵變，在多數(shù)情況下可以忽略不計；且形成缺陷時晶體的體積變化所以，實際計算熱缺陷濃度時，一般都用。[V'']1[V'']1exp(G34 K[V''][V.

[V.]2[V'' GRTlnK缺 （自主學(xué)習(xí)缺 （自主學(xué)習(xí) 刃位錯(edge螺位錯(screw層錯(Stacking晶界(Grain相界(Phase4、點缺陷對性能的 由于點缺陷的產(chǎn)生與復(fù)合始終處于動態(tài)平衡。無外場作用時，缺陷的遷移運動完全無序。在外場(如力場、電程(擴(kuò)散、燒結(jié)等)。例如 舉例：形成固溶體后對晶體性質(zhì)的影1、穩(wěn)定晶2、活化晶3、固溶強(qiáng)4、電導(dǎo)特舉例：形成固溶體后對晶體性質(zhì)的1、穩(wěn)定晶格 某些晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)PbTiO3：立方490℃四方c/a比大 ZrO2：單斜1200℃2、活化晶 舉例：形成固溶體后對晶體性質(zhì)的3、固溶強(qiáng)固溶體的強(qiáng)度與硬度往往高于各組元，而塑性則較低。強(qiáng)化的程度取決于成分，固溶體的類型、結(jié)構(gòu)特點、固溶度、組元原子半徑差等因間隙式溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果一般要比置換式溶質(zhì)原子溶質(zhì)和溶劑原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶強(qiáng)例如：鉑、銠單獨做熱電偶材料使用，為1450℃，而將鉑銠合金做其中的一根熱電偶，鉑做另一根熱電偶，為1700℃，若兩根熱電偶都用鉑銠合金而只是鉑銠比例不同，達(dá)2000℃以上。4、電導(dǎo)缺陷的(diffusion)()移的 。溫度：無規(guī)則熱運動（擴(kuò)散現(xiàn)象的本質(zhì)擴(kuò)濃度梯度：作由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的定向擴(kuò)散流密度 JD負(fù)號表示從高濃度向低濃度擴(kuò)?c/?x：濃度梯度，單位距離的粒子濃度

AdolfFick擴(kuò)散機(jī)制(Diffusion 間隙擴(kuò)散機(jī)空位擴(kuò)散機(jī)直接交換機(jī)環(huán)形交換機(jī)擴(kuò)散的微觀規(guī) 間隙式擴(kuò) 單位時間內(nèi)間隙粒子越過勢壘到相鄰間隙的 Pi＝v0exp(- J(x)N(x)aPN(xa)aP J(x)DND=a2v0exp(-

N

J:單位時間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向上單位面積的擴(kuò)N：間隙原子濃空位擴(kuò) 單位時間內(nèi)替位粒子到相鄰位置的幾率P取決每個格點出現(xiàn)空位的幾率Pv（Ev為形成一個空位所需的能量PvNv/N=exp(- N—晶體的原子密替位式粒子越過勢壘(Es)到相鄰空位的幾率Ps＝v0exp(-PPv×Ps＝v0exp[-(EvEs)/kT]＝v0exp(-Ea/kT)J(x)a2P

D＝a2v0exp(-3.影響擴(kuò)散的因 DDexpEa溫

kT 固溶體類型（擴(kuò)散機(jī)制、原子擴(kuò)散激活能晶體結(jié)構(gòu)