吉林大学：《结晶学》课程教学资源（课件讲稿）第六章 点缺陷

《结晶学》第二部分 晶体的缺陷

晶 体 的 缺 陷 《结晶学》第二部分

序言 理想晶体：具有完整的点阵结构的晶体是理想化的称为 理想晶体。 理想晶体在自然界中是不存在的。在任何一个实际 晶体中，原子、分子、离子等的排列总是或多或少地与 理想点阵结构有所偏离。 那些偏离理想点阵结构的部位称作晶体的缺陷或者 晶体的不完整部位

序 言 理想晶体：具有完整的点阵结构的晶体是理想化的,称为 理想晶体。 理想晶体在自然界中是不存在的。在任何一个实际 晶体中，原子、分子、离子等的排列总是或多或少地与 理想点阵结构有所偏离。 那些偏离理想点阵结构的部位称作晶体的缺陷或者 晶体的不完整部位

完美“晶体”：其内部微粒（原子、分子或离子）按一定 规则周期性排列而构成的固体，或具有格子构造的固体。 晶体构造=点阵+结构基元：晶体可以视为在点阵的每 一个结点上按照一定的方位放置一定的结构基元而构成的。 完美晶体，应该是按照点阵（格子）的规定，任何一个位置 都有固定的某种粒子或者粒子组合。 晶体的格子构造将遭到破坏。就会出现偏离晶体点阵结 构的部位，称作晶体缺陷

完美“晶体”：其内部微粒(原子、分子或离子)按一定 规则周期性排列而构成的固体，或具有格子构造的固体。 晶体构造=点阵+结构基元：晶体可以视为在点阵的每 一个结点上按照一定的方位放置一定的结构基元而构成的。 完美晶体，应该是按照点阵(格子)的规定，任何一个位置 都有固定的某种粒子或者粒子组合。 晶体的格子构造将遭到破坏。就会出现偏离晶体点阵结 构的部位，称作晶体缺陷

试想没有缺陷的晶体应满足什么条件？ 空间无限、计量比、温度 实际晶体都占据有限空间，化学计量比常有偏离，温度也达 不到绝对零度，纯净度也达不到绝对纯净。没有缺陷的“晶体” 只能存在于我们的理想中。 ①在一个三维晶体中，会出现那些种类的缺陷？ ②它们如何产生、对晶体的宏观性质有些什么影响？ ③借助怎样的技术手段可以定量、定性分析它们？

① 在一个三维晶体中，会出现那些种类的缺陷？ ② 它们如何产生、对晶体的宏观性质有些什么影响？ ③ 借助怎样的技术手段可以定量、定性分析它们？ 试想没有缺陷的晶体应满足什么条件？ 实际晶体都占据有限空间，化学计量比常有偏离，温度也达 不到绝对零度，纯净度也达不到绝对纯净。没有缺陷的“晶体” 只能存在于我们的理想中。 空间无限、计量比、温度

晶体的缺陷按其空间分布的几何形状和大小，可分为以下几 种： 点缺陷：零维缺陷，偏离理想点阵结构的部位仅限在一个 原子或几个原子的范围内。如：空位、间隙原子、杂质原 子. 线缺陷：一维缺陷，如：位错； 面缺陷：二维缺陷，如：固-固界面的晶界、相界、堆垛 层错等以及晶体的外表面部位： 体缺陷：三维缺陷，如：孔洞、夹杂物、包裹物等

晶体的缺陷按其空间分布的几何形状和大小，可分为以下几 种： 点缺陷：零维缺陷，偏离理想点阵结构的部位仅限在一个 原子或几个原子的范围内。如：空位、间隙原子、杂质原 子. 线缺陷：一维缺陷，如：位错； 面缺陷：二维缺陷，如：固-固界面的晶界、相界、堆垛 层错等以及晶体的外表面部位； 体缺陷：三维缺陷，如：孔洞、夹杂物、包裹物等

另外，晶体缺陷还有其它一些分类名称： 电子缺陷：导带电子、价带空穴 原生缺陷：晶体生长过程中产生的各种缺陷 二次缺陷：晶体加工、热处理过程中产生的缺陷、完整晶体 在高能粒子的辐射或轰击过程中产生的缺陷等 微缺陷：点缺陷的缔合

另外，晶体缺陷还有其它一些分类名称： 电子缺陷：导带电子、价带空穴 原生缺陷：晶体生长过程中产生的各种缺陷 二次缺陷：晶体加工、热处理过程中产生的缺陷、完整晶体 在高能粒子的辐射或轰击过程中产生的缺陷等 微 缺 陷：点缺陷的缔合

第六章点缺陷

第六章 点缺陷

§6.1点缺陷的基本概念 点缺陷又称零维缺陷，偏离点阵结构的部位为一个粒子或几 个粒子。 点缺陷包括： 空位、间隙原子、替位杂质原子和间隙杂质原子。由几个 这样的缺陷组成的小复合体也被看做点缺陷。 一种描述晶体中每个位置符号： (由克罗格和文克提出)称作克文符号 微粒 借此可以描述晶体中每一个位置上的 名称 位置 粒子。 名称

§6.1 点缺陷的基本概念 点缺陷又称零维缺陷，偏离点阵结构的部位为一个粒子或几 个粒子。 点缺陷包括： 空位、间隙原子、替位杂质原子和间隙杂质原子。由几个 这样的缺陷组成的小复合体也被看做点缺陷。 一种描述晶体中每个位置符号： (由克罗格和文克提出)称作克文符号， 借此可以描述晶体中每一个位置上的 粒子。 微粒 名称 位置 名称

§6.1点缺陷的基本概念 晶体M 符号表示 M. Ms M. M M. M M; VM M M M M, M M. M M M M M M Ms M Ms M Ms 表面格点、体内格点、空位、间隙原子、替位杂质、 间隙杂 质的克文符号

晶体 M Ms Ms Ms Ms Ms Ms Ms M M M M M M M M Ms Ms M M M M M M M M Ms Ms M M M M M M M M Ms Ms Ms Ms Ms Ms Ms 符号表示 VM Mi 表面格点、体内格点、空位、间隙原子、替位杂质、间隙杂 质的克文符号。 FM Fi §6.1 点缺陷的基本概念

§6.1点缺陷的基本概念 点缺陷的种类有：空位、间隙原子、替位式杂质、间 隙杂质，以及它们的复合体。 空 位：VM 间隙原子：M M晶体中点缺陷 替位杂质：FM 间隙杂质：F, 这些点缺陷的产生原因，如何定性定量、它们对晶体 宏观性质有何影响？ 我们将从比较简单的情况入手

空 位： VM 间隙原子：Mi 点缺陷的种类有：空位、间隙原子、替位式杂质、间 隙杂质，以及它们的复合体。 替位杂质：FM 间隙杂质：Fi §6.1 点缺陷的基本概念 M晶体中点缺陷 这些点缺陷的产生原因，如何定性定量、它们对晶体 宏观性质有何影响？ 我们将从比较简单的情况入手