固体结构

（1）本征缺陷 完整晶体，在温度高于0K时，原子在其平衡位
置附近作热运动,原子间的能量分布是遵循麦克斯 韦分布规律。具有能量足够大的原子，离开平衡位 置而挤入晶格的间隙中，成为间隙原子，而原来的 晶格位置变成空位。
这种在晶体中同时产生的一对间隙原子和空位 的缺陷，称为Frenkel缺陷。这一对对的间隙原子 和空位也是在运动中，或者复合、或者运动到其他 位置上去。
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缺陷浓度较高时，应把缺陷看作是晶体构造的一 部分，而不再看作是远远偏离理想晶体的某种不 完善性。
晶体缺陷与固体结构、组成、制备工艺和材料的 物理性质之间有着密不可分关系，因此对缺陷的 认识与研究是固态化学的重要.
非整比铜酸盐化合物与高温超导体 非整比钙钛矿锰酸盐的巨磁电阻效应
离子晶体中的空位具有有效电荷，因而在辐射 过程中释放出来的空位和电子均可被带有适当电荷 的空位所捕获。
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色中心的形成主要来源于以下几个方面： 晶体中的各种缺陷缔合体。例如，将氯化钠在钠蒸 汽中加热后迅速冷却，晶体变成橘黄色，将氯化钾 在钾蒸汽中加热后，则晶体呈紫色。 许多高能射线，包括X射线、γ射线以及中子都会在 卤化物晶体中引发色心。碱金属卤化物中总是存在 着肖特基缺陷，即存在正、负离子空位对，这些正、 负离子空位对上带有相反符号的电荷。
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（4）色心 色心原来专指碱金属氯化物晶体中固有 的各类点缺陷的缔合体，现在已把其用于表示使绝 缘体着色的包括杂质在内的所有缺陷。
碱金属卤化物晶体中的导带能级和价带能级之 间带隙的典型值为9—10eV，具有适当能量的光子 可使卤离子释放出电子，同时产生空穴，并使一个 电子从价带移入导带。
杂质缺陷
由于杂质进入晶体后所形成的缺陷
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2）ຫໍສະໝຸດ Baidu质缺陷
激光晶体Y3Al5O12中须要添加Nd3+作为激活离子； 发光材料Y2O3中须添加Eu3+才能发红光。
用As原子代替单晶硅中部分Si原子以改善单晶硅 的半导体性能．
在ZrO2中用Ca2＋作为杂质代替Zr4+时伴随着生成O2 －离子的空位以保持电中性。
通过提纯或改变合成条件而得到控制。 根据缺陷的三维尺寸：
将三维均是原子大小的缺陷称为零维缺陷 或点缺陷；比这更小的缺陷称为电子缺陷； 把两维很小一维很大的缺陷称作一维缺陷或 线缺陷，如位错；把一维很小两维很大的缺 陷称作二维缺陷或面缺陷；把三维均较大的 缺陷称为三维缺陷或体缺陷。
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晶体概念的发展
英文crystal (晶体) 起源于希腊文“Krystallos” 原意是“洁净的水”。在中世纪，人们研究了许多 矿物晶体后形成一个初步的概念：晶体是具有多面 体外形的固体。
随着人们对晶体结构的理解，晶体的概念得到不 断的深化和完善。1812年R. J. Hauy发现，把方解 石晶体打碎，能形成无数立方体外形的小晶体，提 出了构造理论：晶体是由具有多面体外形的“分子” 构成的。 为现代晶格理论奠定了基础。
abc == 90°
三种立方点阵形式：面心、体心、简单立方晶胞
配位数：12 质点数：4
配位数：8 质点数：2
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配位数：6 质点数：1
十四种空间格子
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14 种空间格子
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2．晶体的缺陷结构 晶体应是一种向三维空间无限延伸的周期性点阵，
a=bc, ===90°
正交 Rhombic abc, ===90°
三方 Rhombohedral a=b=c, ==90°
六方 Hexagonal 单斜 Monoclinic
a=bc,
abc
==90°,
==90°,
=120°
90°
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三斜 Triclinic
它的各部分完全相同，并具有一定的对称性。 实际晶体存在着对理想的空间点阵的偏离，这些偏
离的地区或结构被称为晶体的缺陷。 缺陷的重要性在于它们能影响固体的性质，诸如机
械强度、导电性、耐腐蚀性和化学反应性能等。缺陷 的种类很多，分类方法也很多。
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缺陷的分类 由热力学原因而存在的缺陷叫本征缺陷 非热力学原因而造成的缺陷叫外赋缺陷，
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晶格理论的概念 晶格与晶胞
晶格: 有平行排列的点和线组成的反映接替结 构的周期性的格子
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晶胞: 包括晶格节点上的微粒在内的平行六面体 晶体是晶胞在空间上的重复和堆砌
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7 种晶系
立方 Cubic
a=b=c, ===90°
四方 Tetragonal
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19世纪，基于晶体的各向异性和均匀性A. Bravias 等提出点阵理论。1912年M. Laue, W. H. Bragg开 创了X光结晶学，从实验上证明晶体是由构成晶体地 质点（原子，离子，分子）在空间三维有序排列而成 地结构——点阵结构；现在，我们能在电子显微镜下 看到点阵结构。
杂质原子常常以替代的方式存在于点阵之中，但 也可以存在于点阵的间隙位置成为填隙杂质。
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（3）非整比化合物 化学式中各原子的原子数之比不是简单的整数比 例如Fe1-xO，在这里Fe与O的原子数之比为一个分数。 常见的有氢化物，氧化物，碲化物，砷化物，硫化 物，硒化物以及各种三元化合物。 当其化学式中的原子数之比接近于整数比（其缺陷 浓度很低时），按点缺陷的研究方法处理；
晶体结构和类型
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石英(Quartz, SiO2), 玻璃(glass, SiO2)
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1. 晶体结构的特征与晶格理论
晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周 期性地重复排列构成的固体。 特征：(1) 晶体具有规则的多面体外形；
(2) 晶体呈各向异性； (3) 晶体具有固定的熔点。
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Schottky缺陷 晶体表面上的原子受热激发， 蒸发到表面以外稍远的地方，产生了空位，晶体内 部的原子又运动到表面接替了这个空位，在内部产 生了空位。
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c b
a
a:八面体空隙 b: 四面体空隙 c:三角形空隙
快离子导体α-AgI中的间隙结构
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