晶体缺陷
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晶体缺陷
晶体缺陷定义：指各种偏离晶体结构的周期重复排列的现象
缺陷产生的原因：各种能够造成晶体的点阵结构的周期势场 畸变的因素 缺陷类型： 按照缺陷的维度，可以分为以下几种缺陷 点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷等， 从具体表现形式上看 包裹体、开裂、色芯、空洞、气泡、位错等。 研究意义： 研究缺陷的产生、扩散、消失等机理不仅能够使我们在晶 体生长时可以更好地对它们进行控制，而且有助于我们更好地 理解晶体学的客观规律，甚至找出其中可能有的应用价值。
明显的缺陷
添晶
解理开裂
无规则开裂
一、点缺陷
点缺陷是发生在一个或若干个格点范围内所形成的晶格缺陷。 最常见的点缺陷主要有以下几种： 热缺陷（晶格位置缺陷）：在晶体晶格中应有质点占据的位置 因缺失质点而造成空位，或者不该有质点的位置出现了质点 （间隙质点，也称填隙）。 杂质缺陷：杂质成分的质点代替了晶体中本身固有成分的质点， 并占据了被替代的质点的晶格位置。由于替位与被替位的质点 之间的半径，电价等方面存在差异，因而可造成形式不同，程 度不同的晶格畸变。 电荷缺陷：由于某种原因，晶体中某些质点的某些电子受到激 发而离开原来质点形成自由电子，产生了电子空穴。
二、线缺陷
线缺陷是指晶体内部结构中沿着某条线（行列）方向 上的周围局部范围内所产生的晶格缺陷。它的表现形 式主要是位错。位错是实际晶体中广泛发育的一种微 观到亚微观的线状晶体缺陷，与点缺陷不同，点缺陷 只扰乱了晶体局部的短程有序，位错则扰乱了晶体面 网的规则平行排列，位错周围的质点排列偏离了长程 有序的周期重复规律，即指：在晶体中的某些区域内， 一列或数列质点发生有规律的错乱排列现象。
位错具有以下基本性质：
位错是晶体中原子排列的线缺陷，不是几何意义的线，是有 一定尺度的管道。 形变滑移是位错运动的结果，并不是说位错是由形变产生的， 因为即使是在一块生长看起来很完美的晶体中，其内部仍然存 在很多位错。 位错线可以终止在晶体的表面（或多晶体的晶界上），但不 能终止在一个完整的晶体内部。 在位错线附近有很大应力集中，附近原子能量较高，易运动。 位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。
四、体缺陷
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。 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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于物质是不断运动的，因此，缺陷也是不可避免的。只要晶 体温度高于绝对零度，晶体中的原子就会不断运动，并与周围 原子之间的相互作用达到平衡。随着温度升高，原子运动动能 也相应增加，从而有一定几率离开平衡位置，在原来的位置上 留下一个空位而形成缺陷，这就是由于热运动而产生的点缺 陷——热缺陷。 热缺陷两种基本形式：弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。 点缺陷的存在，是半导体发挥作用的机理之一，研究缺陷可以 帮助我们进行材料制备以及应用拓展。
KABO晶体中的缺陷
KBBF单晶中的包裹物
五、其它缺陷
按照晶体内缺陷维度和尺寸来进行划分，分成点缺陷、线缺 陷、面缺陷以及体缺陷等。 针对于生长晶体的原料组分的偏差，也可以有阴离子空位、 间隙阳离子、阳离子空位、间隙阴离子等缺陷。 按照缺陷的形成方式来命名缺陷，比如说生长条纹等。
晶体生长条纹
晶体中的线缺陷
KTA晶体的缺陷
三、面缺陷
面缺陷是指沿着晶格内或晶粒间某些面的两侧局部范围内所出 现的晶格缺陷。 面缺陷主要有同种晶体内的晶界，小角晶界，层错，以及异种 晶体间的相界等。
KTP晶体中的双晶界
Tb：YAB晶体的腐蚀坑形态－－挛晶
Yb：YAB晶体的孪晶
TYb：YAB晶体的孪晶
面缺陷主要有以下几种： 平移界面： 晶格中的一部分沿着某一面网相对于另一部分滑 动(平移)。 堆跺层错： 晶体结构中周期性的互相平行的堆跺层有其固有 的顺序。如果堆跺层偏离了原来固有的顺序，周期性改变，则 视为产生了堆跺层错。 晶界：是指同种晶体内部结晶方位不同的两晶格间的界面，或 说是不同晶粒之间的界面。按结晶方位差异的大小可将晶界分 为小角晶界和大角晶界等。小角晶界一般指的是两晶格间结晶 方位差小于10度的晶界。 相界：结构或化学成分不同的晶粒间的界面称为相界。
KBBF晶体表面显微镜观察
晶体缺陷定义：指各种偏离晶体结构的周期重复排列的现象
缺陷产生的原因：各种能够造成晶体的点阵结构的周期势场 畸变的因素 缺陷类型： 按照缺陷的维度，可以分为以下几种缺陷 点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷等， 从具体表现形式上看 包裹体、开裂、色芯、空洞、气泡、位错等。 研究意义： 研究缺陷的产生、扩散、消失等机理不仅能够使我们在晶 体生长时可以更好地对它们进行控制，而且有助于我们更好地 理解晶体学的客观规律，甚至找出其中可能有的应用价值。
明显的缺陷
添晶
解理开裂
无规则开裂
一、点缺陷
点缺陷是发生在一个或若干个格点范围内所形成的晶格缺陷。 最常见的点缺陷主要有以下几种： 热缺陷（晶格位置缺陷）：在晶体晶格中应有质点占据的位置 因缺失质点而造成空位，或者不该有质点的位置出现了质点 （间隙质点，也称填隙）。 杂质缺陷：杂质成分的质点代替了晶体中本身固有成分的质点， 并占据了被替代的质点的晶格位置。由于替位与被替位的质点 之间的半径，电价等方面存在差异，因而可造成形式不同，程 度不同的晶格畸变。 电荷缺陷：由于某种原因，晶体中某些质点的某些电子受到激 发而离开原来质点形成自由电子，产生了电子空穴。
二、线缺陷
线缺陷是指晶体内部结构中沿着某条线（行列）方向 上的周围局部范围内所产生的晶格缺陷。它的表现形 式主要是位错。位错是实际晶体中广泛发育的一种微 观到亚微观的线状晶体缺陷，与点缺陷不同，点缺陷 只扰乱了晶体局部的短程有序，位错则扰乱了晶体面 网的规则平行排列，位错周围的质点排列偏离了长程 有序的周期重复规律，即指：在晶体中的某些区域内， 一列或数列质点发生有规律的错乱排列现象。
位错具有以下基本性质：
位错是晶体中原子排列的线缺陷，不是几何意义的线，是有 一定尺度的管道。 形变滑移是位错运动的结果，并不是说位错是由形变产生的， 因为即使是在一块生长看起来很完美的晶体中，其内部仍然存 在很多位错。 位错线可以终止在晶体的表面（或多晶体的晶界上），但不 能终止在一个完整的晶体内部。 在位错线附近有很大应力集中，附近原子能量较高，易运动。 位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。
四、体缺陷
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。 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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于物质是不断运动的，因此，缺陷也是不可避免的。只要晶 体温度高于绝对零度，晶体中的原子就会不断运动，并与周围 原子之间的相互作用达到平衡。随着温度升高，原子运动动能 也相应增加，从而有一定几率离开平衡位置，在原来的位置上 留下一个空位而形成缺陷，这就是由于热运动而产生的点缺 陷——热缺陷。 热缺陷两种基本形式：弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。 点缺陷的存在，是半导体发挥作用的机理之一，研究缺陷可以 帮助我们进行材料制备以及应用拓展。
KABO晶体中的缺陷
KBBF单晶中的包裹物
五、其它缺陷
按照晶体内缺陷维度和尺寸来进行划分，分成点缺陷、线缺 陷、面缺陷以及体缺陷等。 针对于生长晶体的原料组分的偏差，也可以有阴离子空位、 间隙阳离子、阳离子空位、间隙阴离子等缺陷。 按照缺陷的形成方式来命名缺陷，比如说生长条纹等。
晶体生长条纹
晶体中的线缺陷
KTA晶体的缺陷
三、面缺陷
面缺陷是指沿着晶格内或晶粒间某些面的两侧局部范围内所出 现的晶格缺陷。 面缺陷主要有同种晶体内的晶界，小角晶界，层错，以及异种 晶体间的相界等。
KTP晶体中的双晶界
Tb：YAB晶体的腐蚀坑形态－－挛晶
Yb：YAB晶体的孪晶
TYb：YAB晶体的孪晶
面缺陷主要有以下几种： 平移界面： 晶格中的一部分沿着某一面网相对于另一部分滑 动(平移)。 堆跺层错： 晶体结构中周期性的互相平行的堆跺层有其固有 的顺序。如果堆跺层偏离了原来固有的顺序，周期性改变，则 视为产生了堆跺层错。 晶界：是指同种晶体内部结晶方位不同的两晶格间的界面，或 说是不同晶粒之间的界面。按结晶方位差异的大小可将晶界分 为小角晶界和大角晶界等。小角晶界一般指的是两晶格间结晶 方位差小于10度的晶界。 相界：结构或化学成分不同的晶粒间的界面称为相界。
KBBF晶体表面显微镜观察