陶瓷工艺学第四讲 非化学计量化合物及其掺杂
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第四讲 非化学计量化合物及其掺杂
非化学计量化合物
定义：把原子或离子的比例不成简单整数比或固定 的比例关系的 化合物称为非化学计量化合物。
实质：同一种元素的高价态与低价态离子之间的置 换型固溶体。
例：方铁矿只有一个近似的组成Fe0.95O，它的结 构中总是有阳 离子空位存在，为保持结构电中性， 每形成一个铁空位 ,必须有2个Fe2+转变为Fe3+。
阳离子空位型（M1-xO）
现在用图示法总结一下： 还原环境：
格点数不变，体积不变， 质量变小，密度变小。
格点数变少，体积变小， 质量变小，密度变大。
MX ƒ
M ig+e'
1 2
X2
氧化环境：
格点数不变，体积不变， 质量变大，密度变大。
格点数变多，体积变大， 质量变大，密度变小。
非化学计量化合物的特点：
浓度和外部气氛分压有关； 易在变价元素的化合物中产生； 一般都是半导体 可以看成同一元素不同价态的氧化物形成
的固溶体。
非化学计量化合物的掺杂
首先以Nb2O5掺入到TiO2为例说明
下面我们来看Al2O3掺入到TiO2中去的情况
小结
施主掺杂（高价取代低价）可以有三种 补偿方式：
wk.baidu.com
非化学计量化合物的类别
➢ 阴离子缺位型（MaXb-y) ➢ 阳离子填隙型（Ma+yXb) ➢ 阴离子填隙型（MaXb+y) ➢ 阳离子缺位型（Ma-yXb)
阴离子缺位型（MaXb-y)
以MO2为例进行推导
合并就可以得到：
阳离子填隙型（Ma+yXb）
以ZnO为例：
阴离子填隙型（MaXb+y）
• 阳离子空位 • 阴离子填隙 • 电子 受主掺杂（低价取代高价）可以也有三
种补偿方式： • 阴离子空位 • 阳离子填隙 • 空穴
对于像Fe3O4和Mn2O3这样的化合物，既可 以被氧化，也可以被还原，因此电子和空穴 补偿都是可行的。
非化学计量化合物
定义：把原子或离子的比例不成简单整数比或固定 的比例关系的 化合物称为非化学计量化合物。
实质：同一种元素的高价态与低价态离子之间的置 换型固溶体。
例：方铁矿只有一个近似的组成Fe0.95O，它的结 构中总是有阳 离子空位存在，为保持结构电中性， 每形成一个铁空位 ,必须有2个Fe2+转变为Fe3+。
阳离子空位型（M1-xO）
现在用图示法总结一下： 还原环境：
格点数不变，体积不变， 质量变小，密度变小。
格点数变少，体积变小， 质量变小，密度变大。
MX ƒ
M ig+e'
1 2
X2
氧化环境：
格点数不变，体积不变， 质量变大，密度变大。
格点数变多，体积变大， 质量变大，密度变小。
非化学计量化合物的特点：
浓度和外部气氛分压有关； 易在变价元素的化合物中产生； 一般都是半导体 可以看成同一元素不同价态的氧化物形成
的固溶体。
非化学计量化合物的掺杂
首先以Nb2O5掺入到TiO2为例说明
下面我们来看Al2O3掺入到TiO2中去的情况
小结
施主掺杂（高价取代低价）可以有三种 补偿方式：
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非化学计量化合物的类别
➢ 阴离子缺位型（MaXb-y) ➢ 阳离子填隙型（Ma+yXb) ➢ 阴离子填隙型（MaXb+y) ➢ 阳离子缺位型（Ma-yXb)
阴离子缺位型（MaXb-y)
以MO2为例进行推导
合并就可以得到：
阳离子填隙型（Ma+yXb）
以ZnO为例：
阴离子填隙型（MaXb+y）
• 阳离子空位 • 阴离子填隙 • 电子 受主掺杂（低价取代高价）可以也有三
种补偿方式： • 阴离子空位 • 阳离子填隙 • 空穴
对于像Fe3O4和Mn2O3这样的化合物，既可 以被氧化，也可以被还原，因此电子和空穴 补偿都是可行的。