晶体的缺陷美
《晶体缺陷》课件
热稳定性
晶体缺陷可能影响材料在高温下的稳 定性,降低其使用温度范围。
比热容
晶体缺陷可能影响比热容,改变材料 吸收和释放热量的能力。
光学性能的影响
折射率与双折射
光吸收与散射
晶体缺陷可能导致折射率变化和双折射现 象,影响光学性能。
晶体缺陷可能导致光吸收增强或光散射增 加,改变光学透射和反射特性。
荧光与磷光
热电效应
某些晶体缺陷可能导致热电效应增强,影响 热电转换效率。
介电常数
晶体缺陷可能影响介电常数,改变电场分布 和电容。
电阻温度系数
晶体缺陷可能影响电阻温度系数,改变温度 对电阻的影响。
热学性能的影响
热导率变化
晶体缺陷可能降低材料的热导率,影 响热量传递和散热性能。
热膨胀系数
晶体缺陷可能影响热膨胀系数,影响 材料在温度变化下的尺寸稳定性。
。
韧性下降
晶体缺陷可能导致材料韧性下 降,使其在受到外力时更容易
脆裂。
疲劳性能
晶体缺陷可能影响材料的疲劳 性能,降低其循环载荷承受能
力。
强度与延展性
晶体缺陷可能影响材料的强度 和延展性,从而影响其承载能
力和塑性变形能力。
电学性能的影响
导电性变化
晶体缺陷可能改变材料的导电性,影响其在 电子设备中的应用。
传感器
基于晶体缺陷的原理,可以设计新型传感器,如压力传感 器、温度传感器和气体传感器等,以提高传感器的灵敏度 和稳定性。
在新能源领域中的应用
太阳能电池
在太阳能电池中,可以利用晶体 缺陷来提高光吸收效率和载流子 的收集效率,从而提高太阳能电
池的光电转换效率。
燃料电池
在燃料电池中,可以利用晶体缺陷 来改善电极的催化活性和耐久性, 从而提高燃料电池的性能和稳定性 。
晶体中的缺陷与性质
晶体中的缺陷与性质晶体是由原子、离子或分子有序排列形成的固体,晶体的缺陷是指晶体中的部分或全部原子、离子或分子的有序排列存在错位、缺失或杂质等异常状态。
晶体中的缺陷与性质密切相关,本文将就此展开阐述。
一、晶体缺陷分类晶体的缺陷可以分为点、线和面缺陷,其中点缺陷包括点阴阳离子空位、氧空位和间隙原子等;线缺陷包括错位、螺旋间隙和脆性断口等;面缺陷包括晶界、堆垛层错和晶面缺陷等。
二、晶体缺陷对性质的影响1.点缺陷对性质的影响一般来说,点缺陷在晶体中的浓度较高,因此其影响较为显著。
点缺陷可以影响晶体的形态、颜色和透明度,同时还能影响晶体的导电性、热性质和光学性质等。
以点阴阳离子空位为例,空位浓度较高时会导致导电性的改变,从而影响晶体的热性质;而空位的存在也可导致铁氧体等材料的磁性发生变化,进而影响材料的磁学性质。
2.线缺陷对性质的影响线缺陷的影响主要集中在材料的机械性质和热性质两方面。
以错位为例,当晶体中存在较多的错位时,会导致材料的韧性降低,从而影响其机械强度;而错位也可影响热传导,从而影响材料的热扩散性质。
3.面缺陷对性质的影响面缺陷是晶体中最为丰富的缺陷类型,它们可以影响晶体的形态、结晶质量和稳定性等多方面的性质。
以晶界为例,晶界处的原子排列并不规则,容易导致原子的扩散和聚集,从而影响材料的物理化学性质。
三、晶体缺陷的形成原因晶体缺陷的形成有多种原因,包括材料制备过程中的化学反应、熔融或液相晶体生长等。
在晶体生长过程中,如果晶体内部气体含量过高,就会导致原子排列异常,从而形成晶体缺陷。
此外,材料的加工过程也是晶体缺陷形成的重要原因之一。
材料在加工过程中受到的应力或温度变化等因素都会导致晶体的排列异常,从而形成不同类型的缺陷。
四、缺陷工程学缺陷工程学是一门利用缺陷控制和设计方法来提高材料性质的学科。
通过合理的材料加工过程和晶体生长控制,可以有效地减少缺陷浓度,从而提高材料的性能。
在缺陷工程学中,常用的方法包括补偿掺杂、退火处理、材料再结晶等。
Chapter 3-1 晶体缺陷-点缺陷、位错
杂质(异类)原子
定义: 任何纯金属中都或多或少会存在杂质, 即其它
元素, 这些原子称杂质(异类)原子
热缺陷: 热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷。 热缺陷的两种基本形式
弗伦克尔缺陷
肖特基缺陷
热缺陷示意图
弗兰克尔缺陷
肖特基缺陷
化合物离子晶体中的两种点缺陷
金属晶体:弗兰克尔缺陷比肖特基缺陷少得多 离子晶体:结构配位数低-弗兰克尔缺陷较常见
ρ理论
=
n理论 NA
V
M
=
4 6.022 1023
26.98
4.049 10-8 3
g
cm 3 = 2. 6997g
cm 3
空位数 cm3
ρ ρ theoretical
observed
NA
M 4.620 10 20 cm 3 Al
例5 MgO晶体的肖特基缺陷生成能为84KJ/mol,计算该晶体 1000K和1500K的缺陷浓度
平移对称性的示意图
平移对称性的破坏
②分类
点缺陷(零维缺陷)--原子尺度的偏离.
按
例:空位、间隙原子、杂质原子等
缺
陷 线缺陷(一维缺陷)--原子行列的偏离.
的
例:位错等
几 何
面缺陷(二维缺陷)--表面、界面处原子排列混乱.
形
例:表面、晶界、堆积层错、镶嵌结构等
态 体缺陷(三维缺陷)--局部的三维空间偏离理想晶体的周期性
CV ,1000
n N
exp( ΔGS RT
)
exp(
84000 8.3145 1000
) 4.096 10-5
CV ,1500
n N
ρ
( 单位晶胞原子数n )( 55.847g / mol ) ( 2.866 108 cm )3 ( 6.02 1023 / mol )
第一章-第二节 晶体缺陷
间隙原子、空位
置换原子
点缺陷示意图
点缺陷破坏了原子的平衡状态,使晶格发生了扭 曲——晶格畸变,使金属的电阻率、屈服强度增 加,金属的密度发生变化。
2、点缺陷的运动
晶体中的点缺陷在一定的温度下有一定的平 衡浓度,处于动态平衡状态下,但这些点缺陷并 非固定不动,而是处于不断的运动过程中。例如: 空位周围的原子,由于热振动能量的起伏, 有可能获得足够的能量而跳入空位,并占据这个 平衡位置。这时在这个原子的原来位置上,就形 成一个空位。这个过程就是空位的迁移。 同样间隙原子也可能由一个间隙位置迁移到 另一个间隙位置。
晶界原子排列示意图
亚晶界位错结构示意图
2、晶界特性
晶界上的原子排列因受到相临晶粒的影响,其规 律性较差,但不是完全混乱无序的,因而原子常占据 不同位向的折衷位置,致使晶格畸变较大,能量高; 位错密度高;杂质原子含量一般高于晶粒内部;易腐 蚀和氧化;熔点低等。 一般来说,金属的晶粒越细,单位体积金属中的晶 界和亚晶界面积越大,金属的强度便越高,这就是 金属的细晶强化。此外,晶界同样对金属的塑性变 形、相变和扩散等过程有重要的影响。
负刃型位错
EF线为 位错线 立体模型
平面示意图
刃型位错示意图
2、线缺陷的运动 位错滑移:在受到外力时,晶体中的位错会沿 一定的方向,在一定的晶面上滑动。
位错攀移:刃型位错攀移的实质是多余的半原 子面通过空位(原子)扩散而扩大或缩小。
螺型位错和刃型位错
螺型位错
刃型位错
位错产生的原因及作用 塑性变形过程中滑移
3、堆垛层错
正常排列方式: 密排六方:ABABAB…… 面心立方:ABCABC……
错排方式: ABABCABAB…… ABABCBABAB……
晶体缺陷ppt
晶体缺陷在温度、压力等外部因素的作用下会发生变化,如点缺陷的迁移、位错 的滑移、晶界的迁移等。这些演变过程会影响晶体的性能和结构。
02
晶体缺陷的类型
点缺陷
弗兰克尔缺陷
在晶体中,原子或离子的一部分占据了应该是另一个原子的 位置,造成晶体结构的不完整性。
肖特基缺陷
在晶体中,一个原子或离子跳到了另一个原子的位置,形成 了一个空位。
位错是金属材料中最常见的晶体缺陷之一,其密度和分布对材
料的力学性能有重要影响。
在金属材料制备和使用过程中,应尽量减少晶体缺陷的产生,
03
以提高金属材料的性能。
功能陶瓷中的晶体缺陷
功能陶瓷的性能与晶体缺陷密切相关,如电导 率、介电常数等。
功能陶瓷中的晶体缺陷包括位错、空位、晶界 等,这些缺陷对材料的物理和化学性能产生重 要影响。
Hale Waihona Puke 06未来展望与挑战晶体缺陷研究的未来方向
发展新的检测技术
随着科学技术的发展,需要不断开发新的检测技术来更准确地识 别和测量晶体缺陷。
深入研究微观机制
进一步深入研究晶体缺陷的微观机制,包括缺陷的形成、扩散、 相互作用等,有助于更好地理解缺陷对材料性能的影响。
发展新型材料
基于对晶体缺陷的深入理解,可以设计和开发具有更优性能的新 型材料。
晶体缺陷的重要性
材料性能影响
晶体缺陷对材料的物理和化学性能具有重要影响,如导电性、导热性、强度 等。
工业应用
在工业上,晶体缺陷的应用也十分广泛,如半导体器件、激光器、太阳能电 池等。
晶体缺陷的产生与演变
产生原因
晶体缺陷的产生主要有两种原因,一是材料制备过程中引入的缺陷,如熔炼、铸 造、热处理等过程中产生;二是晶体生长过程中形成的缺陷,如位错、层错等。
固体物理 第四章 晶体中的缺陷
实际 理论
位错滑移
原因:存在于晶体内部的位错极大地降低了产生滑 移所需的临界应力. 一部分原子先运动 其它原子相继运动
(形成位错)
晶体沿滑移面的整体滑移
二、刃位错(棱位错)的滑移
位错线附近原子结构已有明显畸变,使原子处于不稳 定状态,施加较小的切变力 ,畸变后的原子将在滑 τ 移面上平行于切变力方向移动;当位错线移出,在晶 体表面形成一个原子台阶。
3、堆积层错
就是指正常堆垛顺序中引入不正常顺序堆 垛的原子面而产生的一类面缺陷。
抽出型层错
插入型层错
3)杂质缺陷
由外加杂质的引入所产生的缺陷,亦称为组成缺陷。 杂质缺陷的浓度与温度无关。 为了有目的地改善器件性能,人为地引入杂质原子。 例如: 硅半导体中:
掺入一个硼原子 105 个硅原子 电导率增加 103倍
红宝石激光器中:
刚玉晶体 Al2O3 形成发光中心 铬离子 Cr
4) 由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量,因而引起附加 比热容。
5) 点缺陷还影响其它物理性质:如扩散系数、内耗、介电常 数等。
§4.2 空位、填隙原子的运动和统计计算 一、空位、填隙原子的运动 空位和填隙原子的跳跃依靠热涨落,与温度紧密相关。 以填隙原子为例说明。 势 能 势能ε约为几个eV
掺入微量
3、点缺陷对材料性能的一般影响
原因:无论哪种点缺陷的存在,都会使其附近的原子稍微 偏离原结点位置才能平衡,即造成小区域的晶格畸变。
效果:
1) 改变材料的电阻 电阻来源于离子对传导电子的散射。在完 整晶体中,电子基本上是在均匀电场中运动,而在有缺陷 的晶体中,在缺陷区点阵的周期性被破坏,电场急剧变化, 因而对电子产生强烈散射,导致晶体的电阻率增大。 2) 加快原子的扩散迁移 空位可作为原子运动的周转站。 3) 形成其他晶体缺陷 过饱和的空位可集中形成内部的空洞,集 中一片的塌陷形成位错。
晶体的缺陷及应用
晶体的缺陷及应用晶体是一种具有高度有序排列的原子、离子或分子结构的固体物质。
然而,正因为晶体具有高度有序的结构,完美的晶体几乎是不存在的,其中包括各种类型的缺陷。
晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是位于晶体内部的离子或原子缺失、置换或插入引起的缺陷。
其中最常见的是空位缺陷,即晶格点上原子缺失引起的缺陷。
点缺陷还包括间隙原子或离子的插入、原子或离子的置换等。
例如,镧系元素的差值离子可以占据晶体结构中的Ca2+位点,造成CaF2晶体的镧替位缺陷。
点缺陷会改变晶体的电子能带结构、电导率和光学性质等。
线缺陷是由于晶体中断层、位错或螺旋方位关系引起的缺陷。
位错是晶体中由于原子排列产生错位的区域。
这种错位可以导致原子间的局部收缩或拉伸,从而导致线型缺陷。
线缺陷如位错和断层会导致材料的机械性能变化,并且可以影响晶体的热导率和电导率。
面缺陷是晶体中两个晶粒的接界面,也称为晶界。
晶界可以形成在晶体内部,例如双晶,也可以形成在晶体与其它材料接触的界面上,例如晶体与基底材料的界面。
晶界是一种非常重要的缺陷,可以影响晶体的力学性能、热稳定性和电子性能。
晶体缺陷不仅仅是物质结构的一种缺陷,也为物质性质的调控和应用提供了机会。
例如,通过控制晶体内的缺陷浓度,可以调节材料的导电性能,使其具有特殊的电子传输性质,从而广泛应用于光电器件、太阳能电池、催化剂等领域。
此外,晶体缺陷还可以用于增强材料的力学性能、增加材料的断裂韧性,并应用于制备高强度的金属、合金和陶瓷材料。
另外,晶体缺陷也是材料中的主要缺陷源,可以导致材料的损坏和失效。
通过研究晶体缺陷的形成和演化过程,可以为材料的制备、加工和应用提供指导。
例如,在材料的制备过程中,通过控制晶体生长条件和添加适量的杂质,可以减少晶体中的缺陷数量,并提高材料的性能和质量。
总之,晶体的缺陷是晶体结构不可避免的一部分,不仅可以影响晶体的物理和化学性质,还可以为材料的制备和应用提供机会。
晶体的缺点和不足
晶体的缺点和不足
晶体是由原子、分子或离子按照一定的周期性在空间排列形成的固体物质,具有以下缺点和不足:
1. 晶体生长缓慢:晶体的生长通常需要较长的时间,尤其是对于大尺寸、高质量的晶体,生长过程可能非常耗时。
2. 晶体缺陷:在晶体生长过程中,可能会引入各种缺陷,如点缺陷、线缺陷、面缺陷等。
这些缺陷可能会影响晶体的物理、化学和电子性质。
3. 晶体的各向异性:晶体在不同方向上的物理性质可能会有所不同,这被称为晶体的各向异性。
这可能会导致在某些应用中需要对晶体的取向进行控制,增加了制备的难度。
4. 晶体的脆性:大多数晶体材料相对较脆,容易在受到外力作用时发生断裂或破裂。
这限制了它们在需要一定柔韧性或抗冲击性的应用中的使用。
5. 有限的晶体结构:晶体的周期性结构限制了它们在某些方面的性能。
例如,晶体的能带结构决定了它们的电子传输性质,可能无法满足某些特定应用的要求。
需要注意的是,不同类型的晶体可能具有不同的特点和应用领域。
对于特定的应用,人们可以选择合适的晶体材料或通过晶体工程等方法来克服其缺点和不足。
此外,随着科学技术的发展,人们也在不断探索和研究新的晶体材料和制备方法,以满足各种应用需求。
晶体的缺陷名词解释
晶体的缺陷名词解释晶体学是研究晶体内部结构和缺陷的科学,晶体的缺陷是晶体中不规则排列的原子或离子,其存在对晶体的性质和性能产生重要影响。
本文将对晶体的缺陷名词进行解释和探讨。
一、位错位错是晶体中最常见的缺陷之一。
位错是晶体中原子或离子的断裂、错位或在晶体内偏离理想位置的缺陷。
位错分为直线位错、面内位错和体位错。
直线位错是沿着某个方向延伸的位错线,用于解释晶体中的滑移和塑性行为。
面内位错是紧邻平面的晶格原子错位,可以影响晶体的断裂和强度。
体位错是晶体中多个面内位错重叠形成的三维位错结构。
二、点缺陷点缺陷是晶体中存在的原子或离子缺陷,其大小仅为一个晶胞的量级。
点缺陷包括原子间隙、自间隙、离子空位和杂质原子。
原子间隙是晶体中某些原子的理想位置为空出的空间,可以容纳其他原子。
自间隙则是由原来的晶格原子跑到别处形成的间隙,导致了晶体中的晶格畸变。
离子空位是离子晶体中缺失的离子,结果是电荷不平衡。
杂质原子是非晶体中掺入的其他原子,可以显著改变晶体的化学和物理性质。
三、线缺陷线缺陷是晶体中存在的缺陷行,其宽度明显大于点缺陷。
线缺陷包括晶格扭曲、晶格错位带、螺旋位错带和阵列位错。
晶格扭曲是晶格不一致引起的畸变,主要表现为晶格常数的变化。
晶格错位带是晶格中原子错位所形成的缺陷带,常见于金属材料。
螺旋位错带是由于晶体中原子扭曲形成的螺旋线结构,可以影响晶体的力学性能。
阵列位错是沿某个方向连续形成的位错,会导致晶体的局部应力集中。
四、界面缺陷界面缺陷是晶体内部不同晶体区域之间的缺陷,包括晶界和相界。
晶界是晶体中两个晶粒之间的边界,常见于多晶材料中,可以影响晶体的导电性和力学性能。
相界则是晶体内部不同相之间的边界,会导致晶体中的相变和形态变化。
五、体缺陷体缺陷是晶体中三维空间的缺陷,其大小大于线缺陷和点缺陷。
体缺陷包括晶格空缺、晶格畸变和晶格间隙。
晶格空缺是晶体中空出的晶格位置,导致晶体中缺失原子的紧邻空位。
晶格畸变是晶体中晶格常数的变化,常见于热力学非平衡过程和应力作用下。
晶体的缺陷与影响因素
晶体的缺陷与影响因素一、晶体的基本概念1.晶体的定义:晶体是原子、分子或离子按照一定规律在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。
2.晶体的特点:具有规则的几何形状、透明的光学性质、各向异性的物理性质等。
二、晶体的缺陷1.晶体缺陷的定义:晶体缺陷是指晶体结构中周期性重复排列的失去或破坏。
2.晶体缺陷的类型:a.点缺陷:原子、分子或离子在晶体中的位置上缺失或被其他粒子所替代。
b.线缺陷:晶体中若干个连续的原子、分子或离子排列发生偏离,形成缺陷线。
c.面缺陷:晶体中一个或多个平面上原子、分子或离子的排列发生偏离,形成缺陷面。
三、晶体缺陷的影响因素1.温度:温度对晶体缺陷的影响主要表现在原子、分子或离子的运动上,温度升高,运动加剧,晶体缺陷增多。
2.压力:压力对晶体缺陷的影响主要体现在晶体结构的稳定性上,压力增大,晶体结构稳定性降低,缺陷增多。
3.材料的制备方法:不同的制备方法会导致晶体结构的差异,从而影响晶体缺陷的生成。
4.杂质:杂质的存在会影响晶体中原子、分子或离子的排列,容易产生缺陷。
四、晶体缺陷对材料性能的影响1.点缺陷对材料性能的影响:a.空位缺陷:会使材料的硬度、强度降低,熔点升高。
b.替位缺陷:会使材料的熔点、电导率等发生变化。
2.线缺陷对材料性能的影响:a.位错:会使材料的塑性变形能力增强,强度降低。
b.裂纹:会使材料的强度、韧性降低,易断裂。
3.面缺陷对材料性能的影响:a.晶界:会影响材料的力学性能、扩散性能等。
b.相界面:会使材料的物理性能、化学性能发生变化。
五、晶体缺陷的控制与利用1.控制晶体缺陷的方法:a.优化材料的制备工艺:如控制温度、压力、杂质等。
b.引入合适的掺杂元素:调节晶体缺陷的类型和数量。
2.利用晶体缺陷的方法:a.制造半导体器件:如集成电路、太阳能电池等。
b.制备纳米材料:利用晶体缺陷实现材料的特殊性能。
以上是对晶体缺陷与影响因素的详细介绍,希望对您有所帮助。
晶体结构中的缺陷ppt课件
Pb(ZrxTi1x )O3 电材料的介电常数,降低该材料的机械品质因数;
当添加Fe、Co、Mn等“硬性”添加物后,这些原子占据Zr或Ti的格点,能显著提高该铁 电材料的机械品质因数。
- 10 -
非化学计量结构缺陷
一些化合物基化学组成会明显随周围气氛性质和压力的大小的变化而将生偏离,化学计 量组成的现象,一些半导体如几型P型半半体就是如此形成的。
- 11 -
点缺陷引 起的新 概念-色
离子晶体中的点缺陷可以引起可见光的吸收,使原来透明的晶 体出现颜色,这类能吸收可见光的点缺陷通常称为色心。
心 最简单的色心是F心,这个名称来自德语“Farbe”一词,意思为颜色。
将卤化碱晶体在碱金属蒸汽中加热,然后冷却至室外温,晶体就出现颜色。
(1)NaCl在Na蒸气中加热后晶体变成黄色
(2)KCl晶体在K蒸气中加热后变成紫色等。
称这些晶体的吸收谱在可见光区域出现的吸收带称为F带。
F色心形成的实 质
卤化碱晶体在碱金属蒸气中加热然后冷却的过程中,金属原子扩散进入晶体以一价正离子的 形式占据正常晶格位置,并多余一个电子。同时,由于晶体中碱金属的成分过多破坏了原 来的成分比例,在晶格中造成负离子空位,这可以从晶体密度比纯晶体低的事实得到证实。 负离子空位是一个带正电的缺陷,将吸收多余的电子以保持电中性,F心就是一个负离子 空位和一个被它所束缚的电子所组成的体系。
不形成特定的结构。杂质原子在主晶格中的分布可以比喻成溶质在溶剂中的分散,称之 为固溶体。 晶体的杂质缺陷浓度仅取决于加入到晶体中的杂质含量,而与温度无关,这是杂质缺陷 在晶体生长形、成半(导非体本材征料缺及电陷子)陶与瓷热材缺料陷制形备中成,(常本常征有缺目陷的)地加的入重少要量区的别杂。质原子,让其形成替位式杂质。例如当
3 晶体缺陷
若位错分解, 各位错柏氏矢量之和等于原位错的柏 氏矢量。若有数根位错线相交于一点(称为位错结点),则
指向结点的各位错线的柏氏矢量之和应等于离开结点的各位 错线的柏氏矢量之和.
柏氏矢量与回路起点及其具体途径无关。(如果 规定了位错线的正向,并按右螺旋法则确定回 路方向,那么一根位错线的柏氏矢量就是恒定 不变的。) 只要不和其他位错线相遇,不论回路 怎样扩大、缩小或任意移动,由此回路确定的 柏氏矢量是唯一的,即柏氏矢量的守恒性。
out
28
一根位错线具有唯一的柏氏矢量。
15Βιβλιοθήκη 刃型位错结构的特点1. 有一个额外的半原子面。一般把多出的半原子面 在滑移面上边的称为正刃型位错,记为“⊥”; 多出在下边的称负刃型位错。记号而已。
2. 刃型位错线可理解为晶体中已滑移区与未滑移区 的边界线。可以是直线、折线或曲线,但必与滑 移方向相垂直,也垂直于滑移矢量.
out
16
3. 滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平 面,在其他面上不能滑移。( 由于刃型位错中,位 错线与滑移矢量互相垂直,由它们所构成的平面 只有一个)。
位错移动一个原子间距,
而附近原子只移动很小
out
距离.因此,位错运动只需 很小的切应力. 这就是整
体移动理论与实际3相3 差
甚远的原因.
注意: 滑移时,刃型位错的运动方向始终垂直位错 线而平行柏氏矢量。刃型位错的滑移面就是由位错线 与柏氏矢量所构成的平面,因此刃型位错的滑移限于 单一的滑移面上。
螺型位错的运动 方向始终垂直位 错线和柏氏矢量
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日 日
日
体
的
缺
陷
美
马 春 燕
( 苏省木渎高级中学, 苏 苏州 江 江 摘 要 : 陷本 是 不 足 , 遗 憾 , 正 是 由 于缺 陷 的 存 缺 是 但 在 , 有 了能 导 电的 固体 电解 质 、 导体 材料 和优 良性 能 的 合 才 半 金 材 料 。 本 文 通过 晶体 缺 陷 美 的展 示 , 学生 体 会 化 学 的 关 , 让 从 而激 发 学 习化 学 的兴 趣 。 关 键 词 :晶体
0 6 l晶 体 中F e 的个 数 之 比为 0 601= 9 。 . mo, 7 e 和F . : 6 1: 7 . 4 二、 晶体 的缺 陷美 晶体 有 缺 陷 , 若 能善 加 利 用 , 陷 的 晶体 就 能 散 发 它 的 但 缺 缺陷美。 如能 导 电 的 固体 电解 质 、 导 体 材 料 和 特 殊 性 能 合 金 半 等 , 是 晶体 缺 陷 的具 体 应 用 。 都
展 和 科 技 进 步 的 时代 需 要 。 实 际教 学 过 程 中 , 师可 以通 过 在 教 多 媒 体 把 密切 联 系 材 料 、 源 、 境 、 命 科 学 等 现 代 社 会 问 能 环 生 题 , 现 化 学 与 人 类 、 会 发 展 的 密 切 关 系 , 及 化 学 发 展 的 体 社 以 最新 成果 直观 、 动 、 象 地 呈 现 给 学 生 。 培 养 学 生 获 取 新 知 生 形 识 的 能力 和运 用 知 识 解 决 实 际 问 题 的 能 力 .并 对 学 生 进 行 人 文 主 义教 育 。 在新 课 程 改革 中 ,要 贯 彻 新 课 程 的 理 念 。 从 教 师 方 面 来 说 ,就 是 要通 过更 新 教 育 理 念 ,改 变 和 改 进 教 学 课 堂 教 学 模 式 , 化 教 学 目标 , 学 生 进 行 引 导 学 习 、 导 探 究 和 引 导 评 优 对 引 价 上 。因此 , 教 学 活动 中 , 师 要 做 到 明确 教 学 目标 , 心 设 在 教 精 计教 学方 案 , 极 引 导 学 生 自主 学 习 , 而 优 化 课 堂 教 学 。从 积 从 学 生 方 面 来 说 , 过 自主 性 学 习活 动 , 分 发 挥 主 体 作 用 , 通 充 提 高 自己 的学 习能 力 。在 学 习 活动 中 , 成 自 己 的学 习方 法 . 形 培 养 主体 能 力 , 造 主 体 人 格 , 塑 变被 动学 习 为 自主 性 学 习 。 改善 自己 的 心 理 素 质 , 立 起 自尊 、 树 自信 、 自主 、 自强 , 自主 学 习 在 中获 得 成 功 , 在今 后 的人 生 道 路 上 实 现 自我 价 值 。 5教 师 必 须 更 新 教 育 理 念 。 . 观念 是 行 动 的灵 魂 。 教 师 的教 学 而 言 , 师 具 有 什 么样 对 教 的教 学 观 念 , 就有 什 么样 的教 学 方 式 。
1 导 电的 固体 电 解质 . 能 由于 晶 体 中空 位 缺 陷 的 存 在 ,对 不 同 晶体 的导 电率 产 生 了各 异 的 影 响 。 在 电 场 的作 用 下 , 子 会 通 过 空 位 而 移 动 . 因 离
、
晶体 的缺 陷
晶体 的缺 陷有 点 缺 陷 、 缺 陷 、 缺 陷 。 缺 陷 有 填 隙 缺 线 面 点 陷 、 质 原 子 、 位 等情 况 。例 如 : 杂 空 试 题 1 已知 一 种 铁 的氧 化 物 F , 富 氧 体 ) 氯 化 钠 型 晶 : e 0( 为
合 金
250 ) 1 1 1
试 题 点 评 : 于 氯 化 钠 型 的F O晶体 , e 对 e F 与0 的个 数 之
比为 1 , 晶体 中 的部 分F 因 氧 化 而 生 成 F , 成 正 电 : 当 1 e e时 造 荷 的 增 多 , 保 证 负 电荷 总 数 不 变 的情 况 下 , 据 电荷 守 恒 , 在 根 晶 体 中铁 离 子 的 总 数 将 减 少 , 得 化 学 式 F 0中 的 x l 根 据 使 e <。
,
缺 陷 固 体 电 解 质
半导体材料
掺 杂
晶 体 的 密度 和 晶胞 边 长 . 列示 : 可
5. g. m -: — 71 c 3
— —பைடு நூலகம்— — — — — — — 一
。
美 , 人 感 觉 赏 心悦 目, , 人 感 觉 兴 趣盎 然 。 的 事 物 让 美 让 美 总 是 让 人更 易去 接 受 , 愿 去 接 近 。 化 学 中 的 美 无 处 不 在 , 更 化 学 史 的 美 , 学 仪器 的美 , 化 形形 色色 物 质 的结 构 美 … … 兴 趣 是 最 好 的老 师 , 因此 , 化 学 教 学 中 , 师 如 何 更 多 在 老 地 去发 现美 , 如何 引 导学 生更 好地 去感 受美 , 学 生 学 习化 学 对 兴 趣 的培 养 有 着 重 要 的 意 义 。 晶体 结 构 的教 学 中 , 师更 多 在 教 的是 让 学 生 感 受 晶 体 的 完 美 , 美 的 晶体 确 实让 人 心 仪 . 实 完 但 际 的物 质 在 结 成 晶 体 时 往 往 都 有 美 中不 足 的 地 方 ,实 际 的 晶 体 总 是 存 在 着 这 样 或那 样 的缺 陷 。 么 , 那 晶体 的 缺 陷是 如 何 形 成 的 呢? 缺 陷 就 是不 完美 , 如何 去挖 掘 晶体 的缺 陷 美 呢 ? 又
体 。 于 晶体 存 在 缺 陷 ,< , 得 其 密 度 为57 g c , 得 其 由 x l测 .1 ・m 测
晶胞 边 长 为42 x 0 ~ .8 1 m。 ( )e 1F O ̄g Ox e=
( 留2 保 位有 效 数 字 ) 。
从 而 提 高 了离 子 晶体 的 电导 率 。 如 : 例 试 题2 设 计 出 燃 料 电池 使 汽 油 氧 化 直 接 产 生 电流 是 世 纪 : 富 有 挑 战 性 的课 题 之 一 。 近有 人 制 造 了一 种 燃 料 电池 . 个 最 一
体 中将 产 生 一个 空 位 , 因此 , 体 中 F 空位 数 之 比为 21在 晶 e与 :.
1 l e 0晶体 中 , 位 的物 质 的 量 为 ( - . ) o= . m l mo F 空 1 0 2 m 100 o , 9 8 F 一数 为 0 0 mo × = .6 o . e e .8 l 2 0 1 m 1 F 一数 为 0 9 m l 0 1 m l .2 o 一 .6 0 =
一
得 M: 73 g 6 .8 .
60 x 0 mo 42 x1 c ) .2 1 ~ l×( .8 0。m
mo , 以 ,=( 73 l‘所 x 6 .8—1 /58 = .2 6)5 .4 09 。
根 据 电 荷 守 恒 , 晶 体 中每 2 F 被 氧 化 生 成 F 时 . 当 个 e e 晶