晶体缺陷简述 ppt课件
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《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 。
《晶体中的点缺陷》课件
点缺陷的实验结果分析
点缺陷对晶体性能的影响
01
分析点缺陷对晶体电学、光学、热学等性能的影响，探究点缺
陷在晶体中的作用。
点缺陷的形成与演化机制
02
通过实验结果分析，探究点缺陷的形成机制、演化规律以及对
晶体结构的影响。
点缺陷的控制与优化
03
根据实验结果，探讨如何控制和优化点缺陷的分布和数量，提
高晶体性能。
详细描述
点缺陷可以改变晶体的热学、光学、 电学和磁学等物理性质。例如，点缺 陷可以影响晶体的热导率、电导率、 折射率和磁化率等，从而影响晶体在 特定环境下的性能表现。
点缺陷与晶体化学性质
总结词
点缺陷对晶体的化学性质具有一定影响。
详细描述
点缺陷可以影响晶体的化学反应活性。在某些情况下，点缺陷可以作为反应的活性中心，影响晶体的化学反应速 率和产物性质。此外，点缺陷还可能影响晶体的腐蚀行为和化学稳定性。
点缺陷可以影响晶体的扩散、 相变、电导和热导等性质。
点缺陷在晶体生长、相变和材 料性能调控等方面具有重要的 作用。
02
点缺陷的检测与表征
点缺陷的检测方法
电子显微镜观察
通过电子显微镜观察晶体表面或截面，寻找点缺 陷的形貌特征。
X射线衍射
利用X射线衍射技术分析晶体结构，通过衍射峰的 变化推断点缺陷的存在缺陷的生成与控制是晶体材料中的重要研究内容，通过调控点缺陷的数量和分布，可以实现对材 料性能的优化。
在晶体中，点缺陷的形成通常是由于原子或分子的缺失、添加或替代引起的。这些缺陷可以影响晶体 的物理和化学性质，如导电性、热导率、扩散系数等。因此，控制点缺陷的数量和分布对于优化材料 性能具有重要意义。常见的点缺陷控制方法包括温度控制、掺杂、辐照等。
《晶体结构缺陷》PPT课件
面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性有关。
精选课件
8
图2-3 面缺陷－晶界
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9
图2-4 面缺陷－堆积层错 面心立方晶体中的抽出型层错(a)和插入型层错(b)
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10
图２－５ 面缺陷－共格晶面 面心立方晶体中{111}面反映孪晶
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11
二、按缺陷产生的原因分类
1. 热缺陷 2. 杂质缺陷 3. 非化学计量缺陷 4. 其它原因，如电荷缺陷，辐照缺陷 等
精选课件
2
§2.1 晶体结构缺陷的类型
分类方式：
几何形态：点缺陷、线缺陷、面缺陷等 形成原因：热缺陷、杂质缺陷、非化学计
量ห้องสมุดไป่ตู้陷等
精选课件
3
一、按缺陷的几何形态分类
1.点缺陷（零维缺陷）
缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三 维方向上缺陷的尺寸都很小。包括：
空位(vacancy) 间隙质点(interstitial particle) 杂质质点(foreign particle)，如图2-1所示。 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材 料的高温动力学过程等有关。
本节介绍以下内容： 一、点缺陷的符号表征：Kroger-Vink符号 二、缺陷反应方程式的写法
精选课件
18
一、点缺陷的符号表征:Kroger-Vink符号
以MX型化合物为例：
1.空位（vacancy）用V来表示，符号中的右下标表示缺陷 所在位置，VM含义即M原子位置是空的。
2.间隙原子（interstitial）亦称为填隙原子，用Mi、Xi 来表示，其含义为M、X原子位于晶格间隙位置。
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4
(a)空位
(弗仑克尔缺陷 和肖特基缺陷)
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8
图2-3 面缺陷－晶界
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9
图2-4 面缺陷－堆积层错 面心立方晶体中的抽出型层错(a)和插入型层错(b)
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图２－５ 面缺陷－共格晶面 面心立方晶体中{111}面反映孪晶
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二、按缺陷产生的原因分类
1. 热缺陷 2. 杂质缺陷 3. 非化学计量缺陷 4. 其它原因，如电荷缺陷，辐照缺陷 等
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§2.1 晶体结构缺陷的类型
分类方式：
几何形态：点缺陷、线缺陷、面缺陷等 形成原因：热缺陷、杂质缺陷、非化学计
量ห้องสมุดไป่ตู้陷等
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3
一、按缺陷的几何形态分类
1.点缺陷（零维缺陷）
缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三 维方向上缺陷的尺寸都很小。包括：
空位(vacancy) 间隙质点(interstitial particle) 杂质质点(foreign particle)，如图2-1所示。 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材 料的高温动力学过程等有关。
本节介绍以下内容： 一、点缺陷的符号表征：Kroger-Vink符号 二、缺陷反应方程式的写法
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一、点缺陷的符号表征:Kroger-Vink符号
以MX型化合物为例：
1.空位（vacancy）用V来表示，符号中的右下标表示缺陷 所在位置，VM含义即M原子位置是空的。
2.间隙原子（interstitial）亦称为填隙原子，用Mi、Xi 来表示，其含义为M、X原子位于晶格间隙位置。
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4
(a)空位
(弗仑克尔缺陷 和肖特基缺陷)
材料科学基础--第2章晶体缺陷PPT课件
辐照：在高能粒子的辐射下，金属晶体点阵上的原子 可能被击出，发生原子离位。由于离位原子的能量高， 在进入稳定间隙之前还会击出其他原子，从而形成大量 的间隙原子和空位（即弗兰克尔缺陷）。在高能粒子辐 照的情况下，由于形成大量的点缺陷，而会引起金属显 著硬化和脆化，该现象称为辐照硬化。
12
2.1.5点缺陷与材料行为
Or, there should be 2.00 – 1.9971 = 0.0029 vacancies per unit cell. The number of vacancies per cm3 is:
17
Other Point Defects
Interstitialcy - A point defect caused when a ‘‘normal’’ atom occupies an interstitial site in the crystal.
11
2.1.4 过饱和点缺陷
晶体中的点缺陷浓度可能高于平衡浓度，称为过饱和点 缺陷，或非平衡点缺陷。获得的方法：
高温淬火：将晶体加热到高温，然后迅速冷却（淬火 ），则高温时形成的空位来不及扩散消失，使晶体在低 温状态仍然保留高温状态的空位浓度，即过饱和空位。
冷加工：金属在室温下进行冷加工塑性变形也会产生 大量的过饱和空位，其原因是由于位错交割所形成的割 阶发生攀移。
6
2.1.1 分类
3.置换原子（Substitutional atom） 异类原子代换了原有晶体中的原子，而处于晶体点阵的结 点位置，称为置换原子，亦称代位原子。 各种点缺陷，都破坏了原有晶体的完整性。它们从电学
和力学这两个方面，使近邻原子失去了平衡。空位和直 径较小的置换原子，使周围原子向点缺陷的方向松弛， 间隙原子及直径较大的置换原子，把周围原子挤开一定 位置。因而在点缺陷的周围，就出现了一定范围的点阵 畸变区，或称弹性应变区。距点缺陷越远，其影响越小 。因而在每个点缺陷的周围，都会产生一个弹性应力场 。
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2.1.5点缺陷与材料行为
Or, there should be 2.00 – 1.9971 = 0.0029 vacancies per unit cell. The number of vacancies per cm3 is:
17
Other Point Defects
Interstitialcy - A point defect caused when a ‘‘normal’’ atom occupies an interstitial site in the crystal.
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2.1.4 过饱和点缺陷
晶体中的点缺陷浓度可能高于平衡浓度，称为过饱和点 缺陷，或非平衡点缺陷。获得的方法：
高温淬火：将晶体加热到高温，然后迅速冷却（淬火 ），则高温时形成的空位来不及扩散消失，使晶体在低 温状态仍然保留高温状态的空位浓度，即过饱和空位。
冷加工：金属在室温下进行冷加工塑性变形也会产生 大量的过饱和空位，其原因是由于位错交割所形成的割 阶发生攀移。
6
2.1.1 分类
3.置换原子（Substitutional atom） 异类原子代换了原有晶体中的原子，而处于晶体点阵的结 点位置，称为置换原子，亦称代位原子。 各种点缺陷，都破坏了原有晶体的完整性。它们从电学
和力学这两个方面，使近邻原子失去了平衡。空位和直 径较小的置换原子，使周围原子向点缺陷的方向松弛， 间隙原子及直径较大的置换原子，把周围原子挤开一定 位置。因而在点缺陷的周围，就出现了一定范围的点阵 畸变区，或称弹性应变区。距点缺陷越远，其影响越小 。因而在每个点缺陷的周围，都会产生一个弹性应力场 。
晶体缺陷ppt
演变过程
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。
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，
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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。
《晶体缺陷》PPT课件
晶体中空位
4
原子作热振动，一定温度下原子热振动能量一定，呈统计分布， 在瞬间一些能量大的原子克服周围原子对它的束缚，迁移至别处， 形成空位。
空位形成引起点阵畸变，亦会割断键力，故空位形成需能量， 空位形成能（ΔEV）为形成一个空位所需能量。
5
6．1．1 空位的热力学分析
点缺陷是热力学稳定的缺陷：点缺陷与线、面缺陷的区别 之一是后者为热力学不稳定的缺陷。在一定温度下，晶体中
空位与位错
1、点缺陷 2、线缺陷
2.1 柏氏矢量 2.2 位错的运动 2.3 位错的应力场 2.4 位错的应变能 2.5 位错的受力 2.6 位错与晶体缺陷的相互作用 2.7 位错的萌生与增值 2.8 实际晶体中的位错组态 2.9 位错的观测
晶体缺陷--点缺陷
2
6．1 空位
空位和间隙原子经常是同时出现和同时存在的两类点缺 陷，如图
22
2．柏氏矢量b的物理意义
1） 表征位错线的性质 据b与位错线的取向关系可确定位错线性质，如图6-16
2）b表征了总畸变的积累 围绕一根位错线的柏氏回路任意扩大或移动，回路中
包含的点阵畸变量的总累和不变，因而由这种畸变 总量所确定的柏氏矢量也不改变。 3）b表征了位错强度 同一晶体中b大的位错具有严重的点阵畸变，能量高且 不稳定。 位错的许多性质，如位错的能量，应力场，位错受力 等，都与b有关。
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6．1．4 空位对金属性能的影响
1．对电阻的影响 空位引起点阵畸变，使传导电子受到散射，产生附加电阻
2．对力学性能的影响
3．对高温蠕变的影响
6．1．5 空位小结
• 1、空位是热力学稳定的缺陷 2、不同金属空位形成能不同。 3、空位浓度与空位形成能、温度密切相关
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非化学计量结构缺陷的形成： 1. 组成中有多价态元素组分，如过渡金属氧化物； 2. 环境气氛和压力的变化。
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15
三、单晶硅中的缺陷
晶体生长时，由于应力、杂质等因素，会导致晶格的周期性发生错乱。硅单晶中，多 多少少都存在各种缺陷。根据缺陷的几何形状可分为4类：
① 一维的线缺陷，包括各种位错； ② 二维的面缺陷，包括晶界、孪晶、堆垛层错、表面和界面； ③ 旋涡微缺陷，即杂质串、点缺陷串或杂质和点缺陷分凝沉淀的聚合体； ④ 原子级大小的点缺陷，包括像空穴和自填隙原子这种本征的缺陷，以及存在于
孪晶界面 第二类面缺陷称为孪晶界面， 它所分隔开的两部分晶体间以 特定的取向关系相交接， 从而 构成新的附加对称元素，如反 映面、旋转轴或对称中心。
晶粒间界 第三类面缺陷为晶粒间界， 它们是以任意取向关系相 交接的两晶粒间的界面。
面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性有关。
PPT课件
8
晶体的面缺陷
KTP晶体中的双晶界
体缺陷有很多种类，常见的有包裹体、气泡、空洞、微沉淀等。这些缺陷区域在宏观 上与晶体其他位置的晶格结构、晶格常数、材料密度、化学成分以及物理 性质有所不同， 好像是在整个晶体中的独立王国。比如， 空洞是在晶体中包含的较大的空隙区，微沉淀是 指在晶体中出现的分离相，是由某些超浓度的杂质所形成的，包裹体则是在晶体中包裹了 其他状态的成分，多为生长 时原来的液体。
肖特基缺陷
离开平衡位置的原子迁移至晶体表面的 正常格点位置，而晶体内仅留有空位，晶体 中形成了肖特基缺陷。肖特基缺陷的特点晶 体体积膨胀，密度下降。
热缺陷浓度与温度的关系: 温度升高时，热缺陷浓度增加。
PPT课件
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晶体中的热缺陷
弗伦克尔缺陷
肖特基缺陷
PPT课件
13
2、杂质缺陷（非本征缺陷）
外来原子进入主晶格（即原有晶体点阵）而产生的结构为杂质缺陷。 点缺陷杂质原子无论进入晶格间隙的位置或取代主晶格原子，都必须在晶 格中随机分布，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， 这是杂质缺陷形成（非本征缺陷）与热缺陷形成（本征缺陷）的重要区别。
螺型位错（Screw dislocation）
晶体中某一列或若干列原子发 生有规律的错排的现象
一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑
移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕 轴线一周，原子面上升一个晶面间距
线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密切相关。
PPT课件
6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
晶体中的线缺陷
KTA晶体的缺陷
PPT课件
7
3、面缺陷
面缺陷又称为二维缺陷，是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则 性排列而产生的缺陷， 即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很小。如 晶界、表面、堆积层错、镶嵌结构等。面缺陷可分为以下几个类型：
平移界面 界面两侧晶体以一特征的非 点阵平移相联系者称平移界 面，包括堆垛层错、反相畴 界和结晶切变面等面缺陷。
Tb：YAB晶体的腐蚀 抗形态——孪晶
Yb：YAB晶体的孪晶
TYb：YAB晶体的孪晶
PPT课件
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4、体缺陷
所谓体缺陷，是指在晶体中三维尺度上出现的周期性排列的紊乱，也就是在较大的尺 寸范围内的晶格排列的不规则。这些缺陷的区域基本上可以和晶体或者晶粒的尺寸相比拟， 属于宏观的缺陷，较大的体缺陷可以用肉眼就能够清晰观察。
缺陷的含义：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。 理想晶体：质点严格按照空间点阵排列。 实际晶体：存在着各种各样的结构的不完整性。
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3
晶体缺陷
明显的缺陷
添晶
解理开裂
无规则的开裂
PPT课件
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二、晶体结构缺陷的类型
按缺陷的几何形态分类
1、点缺陷（零维缺陷）
缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。 点缺陷具有如下几种情况：
晶体缺陷简述
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1
概要
一．引 言 二．晶体结构缺陷的类型 三．单晶硅中的缺陷 四．总 结
PPT课件
2
一、引言
固体在热力学上最稳定的状态是处于 0K 温度时的完整晶体状态，此时，其内部 能量最低。晶体中的原子按理想的晶格点阵排列。实际的真实晶体中，在高于 0K 的任 何温度下，都或多或少的存在着对理想晶体结构的偏离，即存在着结构缺陷。结构缺陷 的存在及其运动规律，对固体的一系列性质和性能有着密切的关系，因此掌握晶体缺陷 的知识是掌握材料科学的基础。
① 填隙原子（或离子）：指原子（或离子）进入正常格点位置之
间的间隙位置，成为填隙原子（离子）；
② 空位：正常结点位置出现的原子或离子空缺；
③ 杂质原子（离子）：晶体组分以外的原子进入晶格中，即为杂
质。杂质原子可以取代晶体中正常格点位置上的原子（离子），
称为置换原子（离子）；也可进入正常格点位置之间的间隙位 置，成为填隙的杂质原子（离子）。 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关。
PPT课件
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晶体的体缺陷
KABO晶体中的缺陷
KBBF单晶中的包裹物
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按缺陷产生的原因分类
1、热缺陷（本征缺陷） 指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点（原子或离子）。
弗仑克尔缺陷
离开平衡位置的原子进入晶格的间隙 位置，晶体中形成了弗伦克尔缺陷。弗伦 克尔缺陷的特点是空位和间隙原子同时出 现，晶体体积不发生变化，晶体不会因为 出现空位而产生密度变化。
a 空位 c 替位杂质
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b 填隙基质原子 d 填隙杂质
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2、线缺陷（一维缺陷）
指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、 规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺
寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。如各种位错（ dislocation） 线缺陷有下面两种情况：
刃型位错（Edge dislocation）
杂质缺陷对材料性能有比较大的影响。
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3、非化学计量结构缺陷（非整比化合物）
原子或离子晶体化合物中，可以不遵守化合物的整数比或化学计量关系的准则， 即同一种物质的组成可以在一定范围内变动。相应的结构称为非化学计量结构缺 陷，也称为非化学计量化合物。非化学计量结构缺陷中存在的多价态元素保持了 化合物的电价平衡。
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三、单晶硅中的缺陷
晶体生长时，由于应力、杂质等因素，会导致晶格的周期性发生错乱。硅单晶中，多 多少少都存在各种缺陷。根据缺陷的几何形状可分为4类：
① 一维的线缺陷，包括各种位错； ② 二维的面缺陷，包括晶界、孪晶、堆垛层错、表面和界面； ③ 旋涡微缺陷，即杂质串、点缺陷串或杂质和点缺陷分凝沉淀的聚合体； ④ 原子级大小的点缺陷，包括像空穴和自填隙原子这种本征的缺陷，以及存在于
孪晶界面 第二类面缺陷称为孪晶界面， 它所分隔开的两部分晶体间以 特定的取向关系相交接， 从而 构成新的附加对称元素，如反 映面、旋转轴或对称中心。
晶粒间界 第三类面缺陷为晶粒间界， 它们是以任意取向关系相 交接的两晶粒间的界面。
面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性有关。
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晶体的面缺陷
KTP晶体中的双晶界
体缺陷有很多种类，常见的有包裹体、气泡、空洞、微沉淀等。这些缺陷区域在宏观 上与晶体其他位置的晶格结构、晶格常数、材料密度、化学成分以及物理 性质有所不同， 好像是在整个晶体中的独立王国。比如， 空洞是在晶体中包含的较大的空隙区，微沉淀是 指在晶体中出现的分离相，是由某些超浓度的杂质所形成的，包裹体则是在晶体中包裹了 其他状态的成分，多为生长 时原来的液体。
肖特基缺陷
离开平衡位置的原子迁移至晶体表面的 正常格点位置，而晶体内仅留有空位，晶体 中形成了肖特基缺陷。肖特基缺陷的特点晶 体体积膨胀，密度下降。
热缺陷浓度与温度的关系: 温度升高时，热缺陷浓度增加。
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晶体中的热缺陷
弗伦克尔缺陷
肖特基缺陷
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2、杂质缺陷（非本征缺陷）
外来原子进入主晶格（即原有晶体点阵）而产生的结构为杂质缺陷。 点缺陷杂质原子无论进入晶格间隙的位置或取代主晶格原子，都必须在晶 格中随机分布，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， 这是杂质缺陷形成（非本征缺陷）与热缺陷形成（本征缺陷）的重要区别。
螺型位错（Screw dislocation）
晶体中某一列或若干列原子发 生有规律的错排的现象
一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑
移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕 轴线一周，原子面上升一个晶面间距
线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密切相关。
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晶体中的线缺陷
KTA晶体的缺陷
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3、面缺陷
面缺陷又称为二维缺陷，是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则 性排列而产生的缺陷， 即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很小。如 晶界、表面、堆积层错、镶嵌结构等。面缺陷可分为以下几个类型：
平移界面 界面两侧晶体以一特征的非 点阵平移相联系者称平移界 面，包括堆垛层错、反相畴 界和结晶切变面等面缺陷。
Tb：YAB晶体的腐蚀 抗形态——孪晶
Yb：YAB晶体的孪晶
TYb：YAB晶体的孪晶
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4、体缺陷
所谓体缺陷，是指在晶体中三维尺度上出现的周期性排列的紊乱，也就是在较大的尺 寸范围内的晶格排列的不规则。这些缺陷的区域基本上可以和晶体或者晶粒的尺寸相比拟， 属于宏观的缺陷，较大的体缺陷可以用肉眼就能够清晰观察。
缺陷的含义：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。 理想晶体：质点严格按照空间点阵排列。 实际晶体：存在着各种各样的结构的不完整性。
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3
晶体缺陷
明显的缺陷
添晶
解理开裂
无规则的开裂
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二、晶体结构缺陷的类型
按缺陷的几何形态分类
1、点缺陷（零维缺陷）
缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。 点缺陷具有如下几种情况：
晶体缺陷简述
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概要
一．引 言 二．晶体结构缺陷的类型 三．单晶硅中的缺陷 四．总 结
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一、引言
固体在热力学上最稳定的状态是处于 0K 温度时的完整晶体状态，此时，其内部 能量最低。晶体中的原子按理想的晶格点阵排列。实际的真实晶体中，在高于 0K 的任 何温度下，都或多或少的存在着对理想晶体结构的偏离，即存在着结构缺陷。结构缺陷 的存在及其运动规律，对固体的一系列性质和性能有着密切的关系，因此掌握晶体缺陷 的知识是掌握材料科学的基础。
① 填隙原子（或离子）：指原子（或离子）进入正常格点位置之
间的间隙位置，成为填隙原子（离子）；
② 空位：正常结点位置出现的原子或离子空缺；
③ 杂质原子（离子）：晶体组分以外的原子进入晶格中，即为杂
质。杂质原子可以取代晶体中正常格点位置上的原子（离子），
称为置换原子（离子）；也可进入正常格点位置之间的间隙位 置，成为填隙的杂质原子（离子）。 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关。
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晶体的体缺陷
KABO晶体中的缺陷
KBBF单晶中的包裹物
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按缺陷产生的原因分类
1、热缺陷（本征缺陷） 指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点（原子或离子）。
弗仑克尔缺陷
离开平衡位置的原子进入晶格的间隙 位置，晶体中形成了弗伦克尔缺陷。弗伦 克尔缺陷的特点是空位和间隙原子同时出 现，晶体体积不发生变化，晶体不会因为 出现空位而产生密度变化。
a 空位 c 替位杂质
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b 填隙基质原子 d 填隙杂质
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2、线缺陷（一维缺陷）
指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、 规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺
寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。如各种位错（ dislocation） 线缺陷有下面两种情况：
刃型位错（Edge dislocation）
杂质缺陷对材料性能有比较大的影响。
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3、非化学计量结构缺陷（非整比化合物）
原子或离子晶体化合物中，可以不遵守化合物的整数比或化学计量关系的准则， 即同一种物质的组成可以在一定范围内变动。相应的结构称为非化学计量结构缺 陷，也称为非化学计量化合物。非化学计量结构缺陷中存在的多价态元素保持了 化合物的电价平衡。