第一章晶體結構缺陷

第一章晶體結構缺陷第1頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2、書寫缺陷反應式應遵循的原則3、缺陷濃度計算4、固溶體的分類及形成條件5、研究固溶體的方法第一章習題課1、缺陷的分類6、非化學計量化合物第2頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月點缺陷熱缺陷

雜質缺陷非化學計量結構缺陷（電荷缺陷）Frankel缺陷Schttyq缺陷第3頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月非化學計量化合物類型：陽離子填隙型陰離子間隙型陽離子空位型陰離子缺位型第4頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月

2－6(a)在CaF2晶體中，F(xiàn)rankel缺陷形成能為2.8eV，Schttky缺陷的生成能為5.5eV，計算在25℃和1600℃時熱缺陷的濃度？(b)如果CaF2晶體中，含有10－6的YF3雜質，則在1600℃時，CaF2晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質缺陷占優(yōu)勢？說明原因。解：(a)由題可知，F(xiàn)rankel缺陷形成能<Schttky缺陷的生成能由知，F(xiàn)rankel缺陷濃度高，因而是主要的。(b)由此可知而在1873K時所以此時熱缺陷占優(yōu)勢。在298K時，在1873K時，第5頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2－7試寫出下列缺陷方程第6頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2－9高溫結構材料Al2O3可以用ZrO2來實現(xiàn)增韌，也可以用MgO來促進Al2O3的燒結。(a)如加入0.2mol%ZrO2,試寫出缺陷反應式和固溶分子式。(b)如加入0.3mol%ZrO2和Xmol%MgO對進行復合取代，試寫出缺陷反應式、固溶分子式及求出X值。所以固溶分子式為：Al1.998Zr0.002O3.001解：(a)缺陷反應式：2:2:10.002:0.002:0.001(b)缺陷反應式為2:2:1

X:X:X/2復合取代反應式為1:11:1:1/2:1/20.3%:X0.3%:X:X/2:0.15%根據(jù)電中性原則X＝0.3%所以固溶分子式為Al1.994Zr0.003Mg0.003O3第7頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2－11非化學計量化合物FexO中，F(xiàn)e3+/Fe2+＝0.1,求FexO中空位濃度及x值。

分析：FexO是Fe2O3溶解在FeO中的非化學計量化合物，先寫出缺陷方程式，然后根據(jù)Fe3+/Fe2+＝0.1計算。解：缺陷反應式：1:2:1a:2a:a其化學式為：Fe1－2a－aFe2aO

2a/1－3a＝0.1

a=0.044

X＝1－a＝0.956注：1＋X為正常結點數(shù)。第8頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月補充：

1、用ZrO2和0.25molCaO制成固溶體，測得晶胞參數(shù)

a0＝0.5153nm，密度為

＝5.184g/cm3，ZrO2為螢石結構，問主要缺陷形式是何種？分析：寫出可能的缺陷反應式及固溶體分子式，然后計算相應的理論密度，最后把計算密度與實測密度相比確定缺陷形式。解：缺陷反應式2:1:10.25:0.125:0.125固溶分子式：Zr0.875Ca0.25O2

1:1:10.25:0.25:0.25固溶分子式：Zr0.75Ca0.25O1.75或比較d與，看誰與接近即為所對應的缺陷類型。第9頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2、一塊金黃色的人造剛玉，化學分析結果認為，是在Al2O3中添加了0.5mol％NiO和0.02mol%Cr2O3。試寫出缺陷反應方程(置換型)及化學式。解：缺陷反應式為2:2:10.5%:0.5%:0.25%1:20.02%:0.04%固溶體的化學式為：

Al2－0.5％－0.04%Ni0.5%Cr0.04%O3－0.25%

即Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975第10頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月3、填空題(1)晶體產生Frankel缺陷時，晶體體積

，晶體密度

；而有Schtty缺陷時，晶體體積

,晶體密度

。一般說離子晶體中正、負離子半徑相差不大時，

是主要的；兩種離子半徑相差大時，

是主要的。(2)AgBr在適當溫度時產生Frankel缺陷時，用缺陷反應表示為

，[Agi.]=

；在MgO中形成Schtty缺陷時，缺陷反應式為

，＝

。(3)少量CaCl2在KCl中形成固溶體后，實測密度值隨Ca2+離子數(shù)/K＋離子數(shù)比值增加而減少，由此可判斷其缺陷反應式為

。(4)寫出缺陷反應式第11頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：(1)不變不變變大變小Schtty缺陷Frankel缺陷(2)