晶體中缺陷的平衡

晶體中缺陷的平衡主要內(nèi)容2-2-1滿足化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺

陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的

缺陷平衡一、金屬過剩型或氧缺位型氧化物二、金屬缺位型或氧過剩型氧化物2-2-3接近化學(xué)計量組成的氧化物晶體中的缺陷

平衡處理化合物晶體中點缺陷平衡問題步驟及方法：1.根據(jù)制備或熱處理晶體時的工藝條件（如溫度、氧分壓等）判斷可能產(chǎn)生的缺陷，并書寫出所產(chǎn)生缺陷的缺陷化學(xué)反應(yīng)式。2依缺陷反應(yīng)式寫出相應(yīng)的質(zhì)量作用定律表達(dá)式。3寫出相應(yīng)條件下的電中性方程并進(jìn)行簡化。4利用電中性方程和質(zhì)量作用方程，推出缺陷濃度表達(dá)式及氧分壓的關(guān)系。5討論缺陷濃度與T，PO2以及雜質(zhì)濃度的關(guān)系。注：化學(xué)質(zhì)量作用定律：反應(yīng)的平衡常數(shù)：2-2-1滿足化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡在滿足化學(xué)計量比組成的MO晶體中的固有缺陷類型分別為弗倫克爾缺陷、反弗倫克爾缺陷、肖特基缺陷和反肖特基缺陷等，上述四種缺陷在全電離的前提下對應(yīng)的準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式依次表達(dá)如下：弗倫克爾缺陷：（2-1）反弗倫克爾缺陷：（2-2）肖特基缺陷：（2-3）反肖特基缺陷：（2-4）根據(jù)質(zhì)量作用定律：（2-5）對于（2-1）式有：（2-6）對于（2-2）式有：（2-7）對于（2-3）式有：（2-8）對于（2-1）式有：2-2-1滿足化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-1滿足化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-1滿足化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡總結(jié)：在無外來雜質(zhì)且滿足化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中，缺陷的形成及其濃度與氧分壓Po2和金屬分壓PM無關(guān)，而且由于施主濃度與受主濃度相等，缺陷對電導(dǎo)無貢獻(xiàn)。因此可以說晶體中雖有缺陷也不一定會發(fā)生化學(xué)計量比的偏離。2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡金屬過剩：氧缺位：金屬缺位：氧過剩：金屬過剩型氧化物晶體，其主導(dǎo)原子缺陷通常是間隙金屬離子。典型的金屬間隙型氧化物有ZnO等。在氧缺位型氧化物晶體中,氧空位通常是由于晶體表面失氧造成的。少數(shù)蒸汽壓高的氧化物（例如PbO），氣相中的金屬原子也可能進(jìn)入晶體表面形成新的原子層，從而產(chǎn)生氧空位。金屬缺位型氧化物晶體中的金屬空位，一般是伴隨氣相中的氧原子進(jìn)入晶體表面形成新的原子層而配位產(chǎn)生的。氧過剩型可以看做是金屬原子揮發(fā)或外來氧原子進(jìn)入間隙而形成的。一、金屬過剩型或氧缺位型氧化物2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡結(jié)論（1）：電子濃度與氧分壓的（-1/4）次方成正比。2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡（2）單電離間隙金屬離子缺陷占優(yōu)時：（2-24）則可解得：（3）雙電離間隙金屬離子缺陷占優(yōu)時：（2-25）2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡可以看出，在選用適當(dāng)?shù)娜毕萆蓽?zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式時，在氧缺位型氧化物中缺陷（包括原子缺陷和電子缺陷）濃度與氧分壓的關(guān)系，和金屬間隙型氧化物中缺陷濃度與氧分壓的關(guān)系是相一致的，如果事先并不了解被研究的對象屬于哪種缺陷類型，可以通過下述方法加以區(qū)別：1.用X射線衍射確定晶體的結(jié)構(gòu)類型。2.利用測量擴散系數(shù)的方法加以區(qū)別。3.測量缺陷生成的熱力學(xué)參數(shù)或反應(yīng)的平衡常數(shù)，與已知

的參數(shù)進(jìn)行比較的方法。缺陷濃度與氧分壓的關(guān)系與缺陷的生成機理（或者說與準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式的寫法）緊密相關(guān)。準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式具體寫成何種形式，主要從材料本身的物理、化學(xué)性質(zhì)出發(fā)，考察實際情況，寫成合乎實際的準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式。2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡原子缺陷電離度的有關(guān)問題：

原子缺陷的電離度指中性原子缺陷被電離的程度。一般是以其失去（或獲得）電子的多少來衡量。中性原子缺陷最大的電離度是由與之相關(guān)的原子的價電子數(shù)所決定的。影響原子缺陷電離度的三個原因：1.溫度2.缺陷濃度3.氧分壓-1/4-1/61/41/6缺陷濃度lg[]氧分壓lgPO2

缺陷濃度lg[]氧分壓lgPO2

非化學(xué)計量比氧化物半導(dǎo)體陶瓷電子缺陷濃度與氧分壓的關(guān)系（a）N型；（b）P型（a）（b）2-2-2具有非化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡26課堂作業(yè):

SnO2(Sni占優(yōu)),缺陷全電離，討論SnO2材料電導(dǎo)率和氧分壓的關(guān)系。2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡2-2-3接近化學(xué)計量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡知識點1.寫出處理金屬氧化物（MO）晶體中缺陷