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文檔簡介

點缺陷及其運動

點缺陷及其運動熱平衡狀態(tài)下的點缺陷(黃昆書12.3節(jié))

Schottky缺陷濃度Frenkel缺陷濃度原子擴散理論

樣品中原子濃度不均勻時，原子就會從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)遷移，直到樣品中原子分布均勻為止。這種原子的遷移現(xiàn)象叫擴散。擴散現(xiàn)象對固體材料的應(yīng)用有著重要影響，如半導(dǎo)體Si，Ge中可以通過擴散Ⅲ-Ⅴ族元素來控制其導(dǎo)電類型和電阻率；擴散現(xiàn)象也決定著或影響著固體的許多物理性質(zhì)。晶體中原子的擴散現(xiàn)象和其存在的點缺陷是密切相關(guān)的。擴散的三種基本機制：Kittel8版p397兩個原子換位通過間隙原子遷移通過空位交換位置描述擴散現(xiàn)象的宏觀規(guī)律：

Fike第一定律

Fike第二定律微觀理論的描述：

離子晶體中的點缺陷離子性導(dǎo)電：離子晶體中，帶電離子被固定在晶格位置上，理想情形電場作用下是不導(dǎo)電的，應(yīng)該是絕緣體。但實際晶體中卻存在一定的導(dǎo)電性，而且電導(dǎo)率是溫度的敏感函數(shù)，溫度高時可以有和金屬相同量級的電導(dǎo)率，分析表明這是由于點缺陷的存在及其擴散運動促成了離子晶體中正負離子在電場作用下定向漂移的結(jié)果，稱之為離子性導(dǎo)電。

離子晶體中的點缺陷（空位和間隙原子）都帶有一定電荷，沒有外場時做無規(guī)則的布朗運動，不產(chǎn)生宏觀電流

當有外電場時，外電場對它們攜帶電荷的作用，使布朗運動產(chǎn)生一定的傾向，從而引起宏觀電流。

通過分析可以給出離子性導(dǎo)電的歐姆定律表達式。（見黃昆書p555）顯然和金屬不同，溫度越高，電導(dǎo)率越高。NaCl晶體電導(dǎo)率的對數(shù)隨103/T的變化

從上述討論中得到啟發(fā)，人們發(fā)現(xiàn)并制備出室溫下即有高電導(dǎo)率的離子晶體，稱為快離子導(dǎo)體（SuperionicConductors），快離子晶體與其它離子晶體沒有截然的界限，它們都顯示出某些離子導(dǎo)電性，一般說來，在固相中的離子電導(dǎo)率類似于熔體（σ≥10－1Ω－1﹒cm-1），而激活能很低（10-1eV）是快離子導(dǎo)體的公認標志?，F(xiàn)在快離子導(dǎo)體的研究和利用已經(jīng)成為固體物理的一個重要分支了。相關(guān)參考書：

Salamon：快離子導(dǎo)體物理中譯本（1984）

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