2-1-点缺陷..pdf

第二章 晶体缺陷 II 点缺陷点缺陷 晶体缺陷: 实际晶体结构中偏离理想点阵结构的区域。即 在这些区域内，原子排列偏离平衡位置，点阵 结构的周期性受到破坏结构的周期性受到破坏。 Crystals are like peopleCrystals are like people. It is the defects that tend It is the defects that tend to make them interesting. 本章主要内容： • 点缺陷 • 线缺陷线缺陷－位错位错 • 面缺陷－表面与界面 本章要求：熟悉和掌握以下知识点 • 各种缺陷的形成与基本类型 • 各种缺陷的结构特征与基本性质 • 各种缺陷的运动和相互作用 根据其几何特征分为三类： 点缺陷：原子尺度的晶格缺陷。 在空位、间隙原子和置换原子周围的原子偏离其平衡位置而形成的点 阵畸变区域. 线缺陷： 维空间尺寸大，另两维空间尺寸小的缺陷。 线缺陷：一维空间尺寸大，另两维空间尺寸小的缺陷。 由成列原子偏离平衡位置，并使附近原子也偏离平衡位置而形成的 畸变区 称为一维缺陷 畸变区。称为一维缺陷. 面缺陷：两维空间尺寸大，另一维空间尺寸小的缺陷。 畸变区只在一个方向上的尺寸很小，如晶界、相界、晶体表面和堆 垛层错等，亦称为二维缺陷。 第一节 点缺陷（零维缺陷） 11. 主要内容主要内容 • 点缺陷类型 • 平衡点缺陷浓度 • 过饱和点缺陷过饱和点缺陷 • 缺陷对晶体性质的影响 2. 重点：点缺陷类型，平衡点缺陷浓度 3. 重重要概念概念：点缺陷是点缺陷是一种热力学种热力学平衡的缺陷衡的缺陷 点缺陷（零维缺陷） 1. 点缺陷类型 （1）空位 Vacancy （2 ）溶质溶质和杂质原子杂质原子：置换原子换原子，间隙原子隙原子，自间隙原子隙原子 位 离 （ 位 离 vacancy 原 原 间 间 子 ） 隙 原 原 子 空位空位 空位和自间隙原子 点缺陷（零维缺陷） Interstitial atom (b)(b) ((d)) ((c)) laargege substsubstituttutioonaal atoatom small substitutional atom 点缺陷（零维缺陷） 2. 点缺陷的平衡浓度 由晶体根据热力学原理，恒温下系统的自由能：F=U-TS 点缺陷形成引起的晶体热力学变化： （1）产生弹性畸变，增加内能U ，降低晶体热力学稳定性。 （2 ）增加熵S （振动熵和组态熵），提高晶体热力学稳定性。点缺陷周围 原子振动频率改变，增加振动熵；破坏晶体的规则排列，增加组态熵。 两者作用结果使点缺陷存在两者作用结果使点缺陷存在一个平衡浓度个平衡浓度，对应自由能最低系统状态对应自由能最低系统状态。