高二物理竞赛缺陷的实验观测课件.pptx

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1、缺陷的实验观测缺陷的实验观测广泛用于研究缺陷的方法可以分为三类：晶体缺陷影响广泛用于研究缺陷的方法可以分为三类：晶体缺陷影响固体性质，所以可以通过某些性质的测量来推断关于固体性质，所以可以通过某些性质的测量来推断关于缺陷的重要信息；研究缺陷本身对某些外加刺激的响缺陷的重要信息；研究缺陷本身对某些外加刺激的响应；用显微技术直接观察。应；用显微技术直接观察。1.密度和晶格参数的变化密度和晶格参数的变化2.电阻率的测量电阻率的测量3.电子自旋共振和电子核双共振电子自旋共振和电子核双共振4.光谱方法光谱方法5.显微观察显微观察色心色心：纯净的符合理想配比的卤化碱晶体在光谱区纯净的符合理想配比的卤化碱晶

2、体在光谱区 的整个可见光波段是透明的，寻常的晶格空的整个可见光波段是透明的，寻常的晶格空 位虽然会影响紫外区的吸收，但并不会使卤位虽然会影响紫外区的吸收，但并不会使卤 化碱晶体着色，然而，可能存在的色心却可化碱晶体着色，然而，可能存在的色心却可 以使卤化碱晶体着色，显现颜色是因为在原以使卤化碱晶体着色，显现颜色是因为在原 先透明的区段出现了吸收带，迄今为止，已先透明的区段出现了吸收带，迄今为止，已 经发现了经发现了20个不同的吸收带，它们都可以用个不同的吸收带，它们都可以用 点缺陷的某些组态（色心）来说明。点缺陷的某些组态（色心）来说明。 （见（见 Kittel 8版 p399402）F心和卤

3、化碱晶体中的其他色心心和卤化碱晶体中的其他色心 （Kittel 8版 p401）色心的来源：色心的来源： （见（见 Kittel 8版 p400） 引入化学杂质引入化学杂质 引入过量金属离子，可以将晶体放在碱引入过量金属离子，可以将晶体放在碱金属蒸气中加热后快速冷却，金属蒸气中加热后快速冷却，NaCl 晶体在晶体在Na 蒸气中加热后呈黄色，蒸气中加热后呈黄色，KCl 晶体在晶体在K 蒸蒸气中加热后呈品红色。气中加热后呈品红色。 X 射线或射线辐照，中子或电子轰击。射线或射线辐照，中子或电子轰击。 电解。电解。对于完整晶体弹性极限作出的理论估计，得到的对于完整晶体弹性极限作出的理论估计，得到的数

4、值比最低的观测值约高出数值比最低的观测值约高出103104倍，和比较倍，和比较常见的观测值相比也要高出常见的观测值相比也要高出102倍，例如，纯倍，例如，纯Al 晶晶体仅在应变不大于体仅在应变不大于10-5的范围内是弹性的，这一巨的范围内是弹性的，这一巨大差异是通过发现了实际晶体中存在的位错而得大差异是通过发现了实际晶体中存在的位错而得到解释的。到解释的。 目前位错理论是解释晶态固体范性形变和金目前位错理论是解释晶态固体范性形变和金属强度理论的基础。对于我们理解固体的其他物属强度理论的基础。对于我们理解固体的其他物理性质，特别是单晶生长也有着重要作用。理性质，特别是单晶生长也有着重要作用。Frenkel 估计完整晶体理论剪切强度的模型估计完整晶体理论剪切强度的模型 从上表看出，弹性极限的实验值远小于理论从上表看出，弹性极限的实验值远小于理论模型的估计值，改进模型也得不出好结果，只有模型的估计值，改进模型也得不出好结果，只有引入位错模型，才能很好地解释剪切强度实测值引入位错模型，才能很好地解释剪切强度实测值很低的原因。很低的原因。刃型位错示意图刃型位错示意图螺旋位错示意图