第三章晶体缺陷理想晶体:整个晶体完全是晶胞规则重复排列实际晶体:存在一些不完整、原子排列偏离理想状态的区域一晶体缺陷晶体中的缺陷极大的影响材料性能(晶体生长、扩散、相变、强度、塑性及变形、导热率、导电率等)V纯铁抗拉强度15MPa→0.4wt%的C原子后抗拉强度几百个Mpa。V100万个硅原子中若掺杂2个磷原子一→电导率提高500万倍。√人为制造“缺陷”:合金化、掺杂、扩散、热处理等工艺手段,通过设计、控制“缺陷”的数量、种类和多少,改善材料性能缺陷过量或过大,材料强度就急剧下降
第三章 晶体缺陷 理想晶体:整个晶体完全是晶胞规则重复排列 实际晶体:存在一些不完整、原子排列偏离理想状态的区域→晶体缺陷 晶体中的缺陷极大的影响材料性能(晶体生长、扩散、相变、强度、塑性及变形、 导热率、导电率等) ✓ 纯铁抗拉强度15MPa→ 0.4wt%的C原子后抗拉强度几百个Mpa。 ✓ 100万个硅原子中若掺杂2个磷原子 → 电导率提高500万倍。 ✓人为制造 “缺陷”:合金化、掺杂、扩散、热处理等工艺手段,通过设计、控制 “缺陷”的数量、种类和多少,改善材料性能 ✓ 缺陷过量或过大,材料强度就急剧下降
错位缺陷本征缺陷空位缺陷点缺陷(零维缺陷)间隙缺陷杂质缺陷取代缺陷位错晶体线缺陷缺陷一维缺陷)位错处的杂质原子小角晶粒间界面缺陷李晶界面(二维缺陷)堆垛层错包藏杂质体缺陷沉淀(三维缺陷)空洞导带电子电子缺陷价态空穴
3.1点缺陷3.1.1点缺陷类型空位:正常结点没能被原子或离子所占据填隙原子:原子进入晶格中正常结点之间的间隙位置S杂质原子:外来原子进入晶格取代原来的原子进入正常位置或进入间隙1空位MMMXMXXXXXMXMXMMXMXMXMMMXXMXX正立
3.1 点缺陷 3.1.1 点缺陷类型 ➢ 空位:正常结点没能被原子或离子所占据 ➢ 填隙原子:原子进入晶格中正常结点之间的间隙位置 ➢ 杂质原子:外来原子进入晶格取代原来的原子进入正常位置或进入间隙 空位 M+ M+ M+ M+ M+ M+ X M+ X X X X X X X M+ M+ M+ M+ M+ M+ M+ X M+ X X X X X X 正离子空位 负离子空位
填隙原子:原子进入晶体中正常结点之间的间隙位置,填隙质点可以是晶体自身的质点,也可以是外来杂质的质点杂质原子:外来杂质质点进入晶体中生成缺陷,可以进入间隙位置,也可以进入结点位置间隙杂原子置换杂原子
填隙原子:原子进入晶体中正常结点之间的间隙位置,填隙质点可以是晶体自身的 质点,也可以是外来杂质的质点 杂质原子:外来杂质质点进入晶体中生成缺陷,可以进入间隙位置,也 可以进入结点位置 间隙杂原子 置换杂原子
V肖特基缺陷(Schottkydefect)晶体原子运动到晶体表面,在体内留下空位,不形成间隙原子V弗伦克尔缺陷(Frenkeldefect)晶体原子运动到晶体原子间隙,形成等量的空位和间隙原子正离子负离子
✓ 肖特基缺陷(Schottky defect) 晶体原子运动到晶体表面,在体内留下空位,不形成间隙原子 ✓ 弗伦克尔缺陷(Frenkel defect) 晶体原子运动到晶体原子间隙,形成等量的空位和间隙原子