第一節(jié)-晶體中的點(diǎn)缺陷

第六章 晶體缺陷晶體缺陷：晶體中原子偏離平衡位置而出現(xiàn)的不完整性區(qū)域。按幾何特征可分為三類：點(diǎn)缺陷：不完整區(qū)域在三個空間方向上的尺寸均很?。ㄔ映叨龋缈瘴?、間隙原子；線缺陷：不完整區(qū)域在二個空間方向上的尺寸很小，在另一個方向上的尺寸很大，如位錯；面缺陷：不完整區(qū)域在一個空間方向上的尺寸很小，在另二個方向上的尺寸很大，如晶界、相界； 雖然晶體中存在缺陷，但從總體上看，還是較完整的。偏離平衡位置的原子，排列并不是雜亂無章的，仍按一定的規(guī)律產(chǎn)生、發(fā)展、運(yùn)動和交互作用。晶體缺陷對晶體的許多性能有很大的影響，特別是對塑性、強(qiáng)度、擴(kuò)散等有著決定作用。第一節(jié) 點(diǎn)缺陷一、點(diǎn)缺陷的形成、分類形成原因：原子熱振動的能量起伏，使少數(shù)原子的振動能量在某瞬間很大，大到可以克服周圍原子對它的束縛，該原子就可離開其平衡位置，形成點(diǎn)缺陷。分類：空位：晶體內(nèi)部的原子離開其平衡位置后,留下的原子尺度的空洞。間隙原子：進(jìn)入晶體點(diǎn)陣間隙的原子。自間隙原子：由同類原子形成的間隙原子。異類間隙原子：由外來雜質(zhì)原子形成的間隙原子。置換原子：占據(jù)原來基體原子平衡位置的異類原子。置換原子與基體原子半徑總有差異，也是一類點(diǎn)缺陷。肖脫基缺陷：離位原子遷移到晶體的外表面或內(nèi)界面，而形成的空位。肖脫基缺陷

弗蘭克缺陷弗蘭克缺陷：離位原子跳入晶體點(diǎn)陣間隙中，形成一個空位的同時，還形成了一個間隙原子。點(diǎn)缺陷存在的結(jié)果：使周圍原子間的作用力失去平衡，原子將重新調(diào)整位置，點(diǎn)陣產(chǎn)生局部的彈性畸變，形成應(yīng)力場。如：空位周圍的原子向空位處偏移，間隙原子周圍的原子則向外偏移?？瘴灰鸬幕冚^間隙原子小。二、巧點(diǎn)缺美陷的憐形成羽能點(diǎn)陣丟畸變，意忠味著飛原子默離開塑了平姥衡位第置，肥故晶體徹內(nèi)能掏必然聚升高。通栗常把申這部婆分增存加的窗能量異稱為贏點(diǎn)缺俗陷形紋成能蓬。即豎：點(diǎn)缺巡壽陷形反成能：形鬼成點(diǎn)馬缺陷嶺所引脂起的晴晶體能量勺的增格量。它包喚括畸變表能和電子帖能（缺洪陷對稀晶體巧中電史子狀希態(tài)有屠影響吐）?？瘴挥蛐纬烧苤?，電子襯能為肆主，畸暫變能梯只占萍很小過比例榮。間隙鵝原子奧形成汪能中，彈性正畸變討能為歐主。實(shí)測食的一敗些金號屬的初空位每形成千能△Ev。金屬Au玻A鐵g鬼C印u毫P設(shè)t芳A現(xiàn)l伐WPb△Ev認(rèn)(e更v)價(jià)0.無94窯1姻.0令61.鹽061.熊50厭0織.7盟5甩3.勿500.咽50間隙錦原子繁引起某的畸誓變較目空位吸大的歸多，間貪隙原調(diào)子的怖形成集能較陳空位涉形成渣能大夏幾倍音。Cu晶體鼠的間機(jī)隙原隙子形熄成能是約3創(chuàng).0蟲0ev訊，是其誓空位蕩形成帽能的盈2.促83唇倍。三、胞點(diǎn)缺綱陷的慢平衡巨濃度點(diǎn)缺辦陷是熱力制學(xué)穩(wěn)舟定的拿缺陷，可早以在楚熱力首學(xué)平榜衡的衰晶體局中存襲在。在一請定溫學(xué)度下取，晶散體中漂總有真一定平衡叢濃度及的空丙位和驚間隙切原子參存在。在T溫度潤下，吼空位逢和間霜隙原敞子的免平衡梅濃度脈分別醋為：（2襲-1沸）（2撲-2販）ne、ne′—平衡震空位時和平冠衡間蠻隙原愈子的兇數(shù)目戒；N唇—陣點(diǎn)秀總數(shù)執(zhí)；k為—玻爾盒茲曼右常數(shù)沸。△EV、△EV′—空位寸形成定能和溪間隙妨原子擾形成暈?zāi)?；△Sv、則△Sv計(jì)′—相應(yīng)邊的振甚動熵侵變化累。A、椅A′箭—由振享動熵朋決定餐的系傘數(shù)，昏其值槐約在遮1~奮10刷之間剖，方御便計(jì)濁算時消可取A=蘋1；空位責(zé)和間龜隙原猶子的平衡鑼濃度炎隨溫何度升園高呈粘指數(shù)塔關(guān)系余急劇給增加。例：Cu在2強(qiáng)2℃呢時，C=罩2×礙109個/m3，10磁00壁℃時，C=父5×封1024個/m3，相差早15譽(yù)個數(shù)班量級姑。1eV=1攀.6擁02×1況0-1隱9J(2鼻d)2=a2+a22a2=4絡(luò)d2a=√2南d晶胞景體積a3，晶姻胞內(nèi)明的原惹子數(shù)4體積L3中的丘空位蜘數(shù)=洞1/廈8×響8=暫1，獵單位節(jié)體積翅內(nèi)的錄空位求數(shù)為跌1優(yōu)/L3=nv，桶L3=1鐵/nvfc僵c四、絮過飽蔑和空金位過飽曲和空曉位：晶艷體中謹(jǐn)數(shù)量超過牙了其債平衡抗?jié)舛葠偟目障刮?。過飽蓄和空挨位將趕對晶河體的簽性能尸產(chǎn)生丑影響喉。產(chǎn)生文過飽貧和空餡位的拘方法氏：高溫逢淬火冷加罵工輻照五、今點(diǎn)缺矮陷的喉運(yùn)動空位保在晶鳥體中惠的分眨布是裳一個恥動態(tài)硬平衡滔，其寇不斷轎地與麗周圍埋原子物交換元位置互。例如己：空位箭周圍屆的原熟子，由垮于熱閘振動臭的能梯量起努伏，頭而獲般得足擋夠的粱能量跳入述空位，并辣占據(jù)烤這個軟平衡石位置察，在惕這個熱原子押原來蔬的位嗓置上孤，就挖形成擋一個幕空位艘。這一識過程事可看額成是空位脹向鄰卡近陣穿點(diǎn)位炮置的撈遷移?？瘴晃g的移趨動空位剃遷移巨能：空像位遷跑移必督須獲種得的我能量第△Em?？赏ǘ苓^實(shí)社驗(yàn)方光法測伍定。寨例如喬：金屬Au橡A銜g爬Cu童A燙l晝Pt磁W△Em(e嚼v)買0.安87上0沉.8分1德0.縱94佛0燃.6嫁2烈0.嗎75濁1挑.8潔7空位飯的遷圓移頻產(chǎn)率：j=νZ攀ex亦p(曾Sm/k僚)e能xp從(-豎Em/k片T)ν－原子誕振動忍頻率恩，Z－空位稀周圍獅原子汪配位呈數(shù)，Sm－空若位遷移復(fù)熵，汽△Em－空割位遷駝移能伐。同理者，由松于熱臥振動沾，晶泊體中口的間杠隙原常子也釀可以斜由一哥個間澤隙位施置遷在移到鋤另一枕個間騾隙位餡置。六、蒙點(diǎn)缺偶陷對壇晶體濤性能經(jīng)的影色響1、醉點(diǎn)缺初陷引起勻電阻處的增促加。點(diǎn)缺死陷區(qū)呼對傳孤導(dǎo)電駕子產(chǎn)柿生強(qiáng)障烈的降散射慘，使礦電阻箭增大梳。如銅飛中每效增加氏1%馬(蘿原子陵)的可空位禽，電貍阻率碎增加介約為綿1.精5μΩ懶m。2、點(diǎn)缺烘陷的惹存在使晶京體體蘭積膨財(cái)脹，喘密度在減小。形成國一個解肖脫知基缺緒陷，紹體積謝膨脹已約0竿.5牛個原浸子體蔥積。形成采一個規(guī)弗蘭仔克缺挪陷，殲體積驕膨脹毅約1鵝~2樂個原分子體穿積。3、過飽膽和點(diǎn)缺火陷提高瘋金屬盟的屈吧服強(qiáng)判度。4、寬空位對高高溫下鈴進(jìn)行比的過瘡程起厲重要潮作用。如金托屬的攻擴(kuò)散兆、高雖溫塑膽性變歲形和警斷裂鮮、退孫火、痛沉淀鉆、表豪面化祝學(xué)熱病處理燭等過醒程，嘴都與鈴空位刷的存蠻在和蚊運(yùn)動確有著帳密切潛的聯(lián)慨系。5、鑼點(diǎn)缺劫陷還土對內(nèi)估耗、抹介電雞常數(shù)環(huán)等有探影響霞。小結(jié)1、空位莫是熱蓬力學(xué)趴穩(wěn)定疫的缺脹陷。2、不五同金堂屬空療位形育成能肚不同鴉。3、空查位濃初度與腹空位物形成慚能、勉溫度賢密切爆相關(guān)4、空肢位對閘金屬兔的物注理及凡力學(xué)只性能截有明剪顯影