分類
晶體缺陷各種偏離晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)周期重復(fù)排列的因素,嚴(yán)格說,造成晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)周期勢場畸變的一切因素。
如晶體中進(jìn)入了一些雜質(zhì)。這些雜質(zhì)也會占據(jù)一定的位置,這樣破壞了原質(zhì)點(diǎn)排列的周期性,在二十世紀(jì)中期,發(fā)現(xiàn)晶體中缺陷的存在,它嚴(yán)重影響晶體性質(zhì),有些是決定性的,如半導(dǎo)體導(dǎo)電性質(zhì),幾乎完全是由外來雜質(zhì)原子和缺陷存在決定的,許多離子晶體的顏色、發(fā)光等。另外,固體的強(qiáng)度,陶瓷、耐火材料的燒結(jié)和固相反應(yīng)等等均與缺陷有關(guān),晶體缺陷是近三、四年國內(nèi)外科學(xué)研究十分注意的一個內(nèi)容。 根據(jù)缺陷的作用范圍把真實(shí)晶體缺陷分四類:
點(diǎn)缺陷:在三維尺寸均很小,只在某些位置發(fā)生,只影響鄰近幾個原子。
線缺陷:在二維尺寸小,在另一維尺寸大,可被電鏡觀察到。 體缺陷:在三維尺寸較大,如鑲嵌塊,沉淀相,空洞,氣泡等。
按形成的原因不同分三類:
1熱缺陷(晶格位置缺陷)
在晶體點(diǎn)陣的正常格點(diǎn)位出現(xiàn)空位,不該有質(zhì)點(diǎn)的位置出現(xiàn)了質(zhì)點(diǎn)(間隙質(zhì)點(diǎn))。
2 組成缺陷
外來質(zhì)點(diǎn)(雜質(zhì))取代正常質(zhì)點(diǎn)位置或進(jìn)入正常結(jié)點(diǎn)的間隙位置。
3 電荷缺陷
晶體中某些質(zhì)點(diǎn)個別電子處于激發(fā)狀態(tài),有的離開原來質(zhì)點(diǎn),形成自由電子,在原來電子軌道上留下了電子空穴。
符號及反應(yīng)方程式
(1)晶格空位:正常結(jié)點(diǎn)位沒有質(zhì)點(diǎn), (2)間隙離子:除正常結(jié)點(diǎn)位置外的位置出現(xiàn)了質(zhì)點(diǎn), (3)錯位離子:M排列在X位置,或X排列在M位置上,若處在正常結(jié)點(diǎn)位置上,則 (4)取代離子:外來雜質(zhì)L進(jìn)入晶體中,若取代M,則LM,若取代X,則LX,若占據(jù)間隙位,則Li。

晶體
(5)自由電子 (代表存在一個負(fù)電荷),,表示有效電荷。(5)電子空穴 h·(代表存在一個正電荷),·表示有效正電荷
如:從晶體中取走一個,留下一個空位造成電價不平衡,多出負(fù)一價。相當(dāng)于取走Na原子加一個負(fù)有效負(fù)電荷,e失去→自由電子,剩下位置為電子空穴h· 同時出現(xiàn)正負(fù)離子空位時,形成復(fù)合缺陷,雙空位。 缺陷反應(yīng)方程式
必須遵守三個原則
(1)位置平衡——反應(yīng)前后位置數(shù)不變(相對物質(zhì)位置而言)
(2)質(zhì)點(diǎn)平衡——反應(yīng)前后質(zhì)量不變(相對加入物質(zhì)而言)
(3)電價平衡——反應(yīng)前后呈電中性
注意:只從缺陷反應(yīng)方程看,只要符合三個平衡就是對的,但實(shí)際上往往只有一種是對的,這要知道其它條件才能確定哪個缺陷反應(yīng)是正確的。
確定(1)式密度增加,要根據(jù)具體實(shí)驗和計算。