西安电子科技大学：《固体物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 晶体缺陷 §5-1 点缺陷

第五章晶体缺陷 完美晶体: 无限大晶体; 所有原子或离子都排列在晶格中它 们自己的位置上(无热振动); 没有晶格空位; 没有间隙原子或离子; 没有外来的杂质; 晶体的原子之比符合化学计量比

第五章 晶体缺陷 无限大晶体； 所有原子或离子都排列在晶格中它 们自己的位置上(无热振动）； 没有晶格空位； 没有间隙原子或离子； 没有外来的杂质； 晶体的原子之比符合化学计量比。 完美晶体：

实际晶体 与理想晶体有一些差异。如: 存在表面与界面,处于晶体表面的原子或离 子与体内的不同; 原子或离子脱离平衡位置形成空位; 存在杂质原子; 有热振动; 偏离化学计量比

与理想晶体有一些差异。如： 存在表面与界面，处于晶体表面的原子或离 子与体内的不同； 原子或离子脱离平衡位置形成空位； 存在杂质原子; 有热振动； 偏离化学计量比。 实际晶体：

晶体缺陷的存在,破坏了完美晶体的有 序性,引起晶体内能U和熵S增加。 按缺陷在空间的几何构型可将缺陷分为 点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。 它们分别取决于缺陷的延伸范围是零维、 维、二维还是三维来近似描述。 每一类缺陷都会对晶体的性能产生很大 影响,例如点缺陷会影响晶体的电学、光 学等性能,线缺陷会严重影响晶体的强度 等机械性能

晶体缺陷的存在，破坏了完美晶体的有 序性，引起晶体内能U和熵S增加。 按缺陷在空间的几何构型可将缺陷分为 点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。 它们分别取决于缺陷的延伸范围是零维、 一维、二维还是三维来近似描述。 每一类缺陷都会对晶体的性能产生很大 影响，例如点缺陷会影响晶体的电学、光 学等性能，线缺陷会严重影响晶体的强度 等机械性能

s5-1点缺陷 是由于热运动,晶体中以空位、间隙 原子、杂质原子为中心,在一个或几 个原子尺寸范围的微观区域内形成的 畸变区域。 点缺陷是是晶体中最简单、最常见 或者说一定存在的缺陷形式

§5-1 点缺陷 是由于热运动,晶体中以空位、间隙 原子、杂质原子为中心，在一个或几 个原子尺寸范围的微观区域内形成的 畸变区域。 点缺陷是是晶体中最简单、最常见 或者说一定存在的缺陷形式

点缺陷的类型 (1)肖脱基( Schottky)缺陷 晶体内部格点上的原子或离子运动 到表面,在晶体内留空位。 形成一个空位所需的能量(~1e)

一 、点缺陷的类型 （1）肖脱基（Schottky）缺陷 晶体内部格点上的原子或离子运动 到表面，在晶体内留空位。 形成一个空位所需的能量 (~ 1eV)

(2)费伦克尔( Frenkel)缺陷 如果晶体内部格点上的原子移 到晶格间隙位置形成间隙原子,同 时在原来的格点位置上留下空位 形成空位-间隙原子。 动画晶体缺陷GT01,012

（2）费伦克尔（Frenkel）缺陷 如果晶体内部格点上的原子移 到晶格间隙位置形成间隙原子，同 时在原来的格点位置上留下空位。 形成空位-间隙原子。 动画 晶体缺陷GT011,012

(3)填隙原子缺陷 形成填隙原子的几率与原子半 径和晶体结构相关。对多数晶体, 形成填隙缺陷需要更大的能量。 形成一个间隙原子所需能量(5 通常晶体中主要的热缺陷是空位

（3）填隙原子缺陷 形成填隙原子的几率与原子半 径和晶体结构相关。对多数晶体， 形成填隙缺陷需要更大的能量。 形成一个间隙原子所需能量 (~ 5eV) 通常晶体中主要的热缺陷是空位

●o●o●o●o●O ●o● 38 ●o●O● o●o●O o●O●O●O● ●o●O●0●o o●O。。9O●o● ●o●o0o●o●o 图4-2化合物中的空位和间隙原子示意图

(4)色心 色心是一种非化学计量比引起的 空位缺陷。该空位能够吸收可见光使 原来透明的晶体出现颜色,因而称它 们为色心。 F心是离子晶体中的一个负离子空位束缚 个电子构成的点缺陷 形成过程是碱卤晶体在相应的过量碱金属 蒸汽中加热,例如:NaCl晶体在Na蒸汽中加 热后呈黄色;KC1晶体在K蒸汽中加热后呈紫 色;LiF在L蒸汽中加热后呈粉红色。 动画晶体缺陷GT019

（4）色心 色心是一种非化学计量比引起的 空位缺陷。该空位能够吸收可见光使 原来透明的晶体出现颜色，因而称它 们为色心。 F心是离子晶体中的一个负离子空位束缚 一个电子构成的点缺陷。 形成过程是碱卤晶体在相应的过量碱金属 蒸汽中加热，例如：NaCl晶体在Na蒸汽中加 热后呈黄色；KCl晶体在K蒸汽中加热后呈紫 色；LiF在Li蒸汽中加热后呈粉红色。 动画 晶体缺陷 GT019

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