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第四章 晶体中的缺陷
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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第四章小结

(1) 热缺陷。由于晶体原子的热振动起伏,使某些原子脱离了格点的位置而形成的缺陷。一般可分为两类,一类称作弗仑克尔缺陷。这类缺陷包含有填隙原子及空位,是由于晶体原子脱离格点后成为填隙原子而构成的。另一类称作肖特基缺陷,即晶体内只有空位。这种缺陷是由于晶体原子脱离格点位置后,不断地迁移,直到定位于晶体表面的格点位置上而形成的。

    热缺陷都是点缺陷,晶体内热缺陷的浓度与温度有密切的依赖关系.平衡时肖特基缺陷 ( 空位 ) 浓度为:

   

    弗仑克尔缺陷的平衡浓度是:

   

    在离子晶体中,为保持电中性,肖特基缺陷总是成对出现的。晶体内的原子扩散及离子性电导都是热缺陷运动的结果.

(2)位错。是一种线缺陷,最简单的两种位错是刃位错及螺位错。刃位错可看作是由于晶体中嵌入半个原于平面造成的,在原子平面的中断处就是一个刃位错。螺位错可以看作是原来平行的晶面变成一个绕某轴螺旋上升的晶面引起的,在旋转轴处就是一个螺位错。

(3)小角晶界。当不同晶粒的取向之间的夹角比较小时,晶粒之间的边界就称作小角晶界,这是一种面缺陷,可以 看作是由一系列的刃位错构成的。

(4)堆垛层错。这也是一种面缺陷,是由于晶体原子面的排列次序发生错乱而形成的一种缺陷。

(5)色心。这是离子晶体中的点缺陷,这些缺陷是带电的,可以束缚电子或空穴。当这些被束缚的电子或空穴在吸

收可见光波段的光子能量而被激发时,上述缺陷就称色心。

(6)原子扩散。服从一般粒子的宏观扩散规律。晶体内的原子扩散机理有两种,一是空位机制,另一是间隙机制,它们都密切依赖于温度、点缺陷的形成能及点缺陷运动所需克服的势垒高度.杂质的扩散系数比晶体内原子的自扩散系数大。

(7)离子导电性。在外电场作用下,离子晶体中的热缺陷存在定向运动,从而引起电荷的输运,这就是离子晶体中的离子导电性.如果电流是由于正的填隙离子运动引起的,那么,离子的迁移率 μ 为:

   

    电导率 σ 为:

   

    即 μ σ 均与温度 T 及填隙离子周围的势垒高度密切相关。

 

   
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