晶体缺陷 - DGSO百科
网页 图片 MP3 新闻 百科 更多

百科首页

晶体缺陷 百科内容来自于: 百度百科

在理想完整的晶体中,原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中,由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响,原子的排列不可能那样完整和规则,往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷,它破坏了晶体的对称性。

类型

晶体结构中质点排列的某种不规则性或不完善性。又称晶格缺陷。表现为晶体结构中局部范围内,质点的排布偏离周期性重复的空间格子规律而出现错乱的现象。根据错乱排列的展布范围,分为下列3种主要类型。
点缺陷,只涉及到大约一个原子大小范围的晶格缺陷。它包括:晶格位置上缺失正常应有的质点而造成的空位;由于额外的质点充填晶格空隙而产生的填隙;由杂质成分的质点替代了晶格中固有成分质点的位置而引起的替位等(图1)。在类质同象混晶中替位是一种普遍存在的晶格缺陷
线缺陷位错位错的概念1934年由泰勒提出到1950年才被实验所实具有位错的晶体结构,可看成是局部晶格沿一定的原子面发生晶格的滑移的产物。滑移不贯穿整个晶格,晶体缺陷到晶格内部即终止,在已滑移部分和未滑移部分晶格的分界处造成质点的错乱排列,即位错。这个分界外,即已滑移区和未滑移区的交线,称为位错线。位错有两种基本类型:位错线与滑移方向垂直,称刃位错,也称棱位错;位错线与滑移方向平行,则称螺旋位错刃位错恰似在滑移面一侧的晶格中额外多了半个插入的原子面,后者在位错线处终止(图2)。螺旋位错在相对滑移的两部分晶格间产生一个台阶,但此台阶到位错线处即告终止,整个面网并未完全错断,致使原来相互平行的一组面网连成了恰似由单个面网所构成的螺旋面(图3)。
面缺陷,是沿着晶格内或晶粒间的某个面两侧大约几个原子间距范围内出现的晶格缺陷。主要包括堆垛层错以及晶体内和晶体间的各种界面,如小角晶界、畴界壁、双晶界面及晶粒间界等。其中的堆垛层错是指沿晶格内某一平面,质点发生错误堆垛的现象。如一系列平行的原子面,原来按 ABCABCABC……的顺序成周期性重复地逐层堆垛,如果在某一层上违反了原来的顺序,如表现为 ABCABCABABCABC……,则在划线处就出现一个堆垛层错,该处的平面称为层错面。堆垛层错也可看成晶格沿层错面发生了相对滑移的结果。小角晶界是晶粒内两部分晶格间不严格平行,以微小角度的偏差相互拼接而形成的界面。它可以看成是由一系列位错平行排列而导致的结果。在具有所谓镶嵌构造(图4)的晶格中,各镶嵌块之间的界面就是一些小角晶界。
晶体缺陷 晶体缺陷
晶体缺陷 晶体缺陷
晶体缺陷 晶体缺陷
晶体缺陷 晶体缺陷
也有人把晶体中的包裹体等归为晶体缺陷而再分出一类体缺陷。
④体缺陷:体缺陷主要是沉淀相、晶粒内的气孔和第二相夹杂物等。

产生原因

晶体缺陷有的是在晶体生长过程中,由于温度、压力、介质组分浓度等变化而引起的;有的则是在晶体形成后,由于质点的热运动或受应力作用而产生。它们可以在晶格内迁移,以至消失;同时又可有新的缺陷产生。

性质

晶体缺陷的存在对晶体的性质会产生明显的影响。实际晶体或多或少都有缺陷。适量的某些点缺陷的存在可以大大增强半导体材料的导电性和发光材料的发光性,起到有益的作用;而位错等缺陷的存在,会使材料易于断裂,比近于没有晶格缺陷的晶体的抗拉强度,降低至几十分之一。