第三章 晶体结构缺陷

第三章 晶体结构缺陷

材料科学基础

1/84

第三章 晶体结构缺陷

缺陷的含义：在实际晶体中，由于诸多因素的影响如冷热 加工过程、杂质等导致其结构基元（原子、离子等）的排 列不可能象理想的点阵结构那样完美，在各种尺度上都可

能存在着结构的不完整性(偏离)。通常我们将这些不完整的

区域称为晶体结构缺陷

晶体结构缺陷在材料组织控制（如扩散、相变、烧结等） 和性能控制（如光学、电学、力学等）中具有非常重要

的作用

材料科学基础

2/84

第三章 晶体结构缺陷

缺陷研究意义的一个实例：

在恶性肿瘤放射性化疗过程中，如何保护正常细

胞免受射线辐照的损伤？

在正常细胞中注入CeO2纳米晶，这种纳米晶可以视 为非化学计量化合物，一种典型的点缺陷。它能吸 收照射的射线从而免于正常细胞的损伤。

材料科学基础

3/84

第三章 晶体结构缺陷

晶体结构缺陷的类型：

按 缺 陷 的 几 何 形 态 分 类

点缺陷(Point Defects)

在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。 如空位、间隙原子、异类原子等。

划分 缺 陷 原则 类 型

线缺陷(Line Defects)

在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上 尺寸较大的缺陷。主要是各种位错。

面缺陷(Surface Defects)

在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺 寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。

体缺陷(Bulk Defects)

4/84

在局部的三维空间上尺寸较大的缺陷。如第二 相离子团、空位团等。

材料科学基础

第三章 晶体结构缺陷

OUTLINES

（1）点缺陷（重点）

（2）固溶体（重点）

（3）非化学计量化合物

（4）线缺陷（简介）

材料科学基础

5/84

第三章 晶体结构缺陷

第一节 点缺陷

Point Defects

材料科学基础

6/84

第三章 晶体结构缺陷

一、点缺陷的类型

划分标准之一：由缺陷的几何位臵及成分划分 空位(Vacancy):理想点阵结构中的正常结点没有被质点占据

间隙质点(Interstitial Particle): 质点进入了正常晶格的间隙位 臵 杂质质点(Foreign Particle):外来质点进入正常结点位臵或晶 格间隙处 色心(Color Centre)

材料科学基础

7/84

第三章 晶体结构缺陷

划分标准之二：由产生缺陷的原因划分 热缺陷 (Thermal Defects):由热起伏的原因所产生的空位或间 隙质点，也称为本征缺陷。包括Frankel Defects和Schottky

Defects两种

Frankel缺陷的产生示意图 Schottky缺陷的产生示意图

缺陷的浓度与形成能、温度等因素有关，且缺 陷的产生和复合始终处于动态平衡

材料科学基础

8/84

第三章 晶体结构缺陷

Schottky Defects Frankel Defects 质点离开正常格点 正常格点上的质点由于 形成 后进入晶格间隙位 热运动跃迁到晶体表面 臵

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w7w1.html