材料科学基础点缺陷精选PPT.ppt
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1、材料科学基础点缺陷第1页,此课件共24页哦一、点缺陷的符号表征一、点缺陷的符号表征:Kroger-Vink 符号符号点缺陷名称点缺陷名称点缺陷所带有效电荷点缺陷所带有效电荷缺陷在晶体中所占的格点缺陷在晶体中所占的格点中性中性正电荷正电荷 负电荷负电荷第2页,此课件共24页哦以以MX型化合物为例:型化合物为例:1.空位(空位(vacancy)用用V来表示,符号中的右下标表示缺陷所在位置,来表示,符号中的右下标表示缺陷所在位置,VM含义即含义即M原原子位置是空的。子位置是空的。2.间隙原子(间隙原子(interstitial)亦称为填隙原子,用亦称为填隙原子,用Mi、Xi来表示,其含义为来表示,其
2、含义为M、X原子位于晶格间隙位置。原子位于晶格间隙位置。3.错位原子错位原子错位原子用错位原子用MX、XM等表示,等表示,MX的含义是的含义是M原子占据原子占据X原子的位置。原子的位置。XM表示表示X原子占据原子占据M原子的位置。原子的位置。4.自由电子(自由电子(electron)与电子空穴)与电子空穴(hole)分别用分别用e,和和h来表示。其中右上标中的一撇来表示。其中右上标中的一撇“,”代表一个单位负电荷,代表一个单位负电荷,一个圆点一个圆点“”代表一个单位正电荷。代表一个单位正电荷。第3页,此课件共24页哦5.带电缺陷带电缺陷在在NaCl晶体中,取出一个晶体中,取出一个Na+离子,会
3、在原来的位离子,会在原来的位置上留下一个电子置上留下一个电子e,写成写成VNa,即代表,即代表Na+离子空位,离子空位,带一个单位负电荷带一个单位负电荷;同理,同理,Cl离子空位记为离子空位记为VCl,即代,即代表表Cl离子空位,带一个单位正电荷。离子空位,带一个单位正电荷。即:即:VNa=VNae,VCl=VClh第4页,此课件共24页哦其它带电缺陷:其它带电缺陷:1)CaCl2加入加入NaCl晶体时,若晶体时,若Ca2+离子位于离子位于Na+离子位置离子位置上,其缺陷符号为上,其缺陷符号为CaNa,此符号含义为,此符号含义为Ca2+离子占据离子占据Na+离子位置,带有一个单位正电荷。离子位
4、置,带有一个单位正电荷。2)CaZr,表示表示Ca2+离子占据离子占据Zr4+离子位置,此缺陷带有二离子位置,此缺陷带有二个单位负电荷。个单位负电荷。其余的缺陷其余的缺陷VM、VX、Mi、Xi等都可以加上对应于原阵等都可以加上对应于原阵点位置的有效电荷来表示相应的带电缺陷。点位置的有效电荷来表示相应的带电缺陷。第5页,此课件共24页哦6.缔合中心缔合中心电性相反的缺陷距离接近到一定程度时,在库仑力作电性相反的缺陷距离接近到一定程度时,在库仑力作用下会缔合成一组或一群,产生一个用下会缔合成一组或一群,产生一个缔合中心缔合中心,VM和和VX发生缔合发生缔合,记为(记为(VMVX)。)。第6页,此课
5、件共24页哦总结符号规则总结符号规则:P P缺陷种类缺陷种类:缺陷原子:缺陷原子M或或空位空位VC有效电荷数有效电荷数P 负电荷负电荷 正电荷正电荷(中性)中性)缺陷位置缺陷位置(i间隙)间隙)Max.C=P P 的电价的电价P上的电价上的电价 有效电荷有效电荷实际电荷。实际电荷。对于电子、空穴及原子晶体,二者相等;对于电子、空穴及原子晶体,二者相等;对于化合物晶体,二者一般不等。对于化合物晶体,二者一般不等。注:注:第7页,此课件共24页哦二、缺陷反应表示法二、缺陷反应表示法对于杂质缺陷而言,缺陷反应方程式的一般式:对于杂质缺陷而言,缺陷反应方程式的一般式:第8页,此课件共24页哦1.写缺陷
6、反应方程式应遵循的原则写缺陷反应方程式应遵循的原则三个原则:三个原则:(1)位置关系)位置关系(2)质量平衡质量平衡(3)电中性)电中性缺陷产生缺陷产生 复合复合 化学反应化学反应A B+C第9页,此课件共24页哦(1)位置关系:)位置关系:在化合物在化合物MaXb中,无论是否存在缺陷,其正中,无论是否存在缺陷,其正负离子位置数(即格点数)的之比始终是一个常数负离子位置数(即格点数)的之比始终是一个常数a/b,即:,即:M的格点数的格点数/X的格点数的格点数 a/b。如。如NaCl结结构中,正负离子格点数之比为构中,正负离子格点数之比为1/1,Al2O3中则为中则为2/3。第10页,此课件共2
7、4页哦注意:注意:注意:注意:1位置关系强调形成缺陷时,基质晶体中正负离子位置关系强调形成缺陷时,基质晶体中正负离子格点数之比格点数之比保持不变,并非原子个数比保持不变。保持不变,并非原子个数比保持不变。2在上述各种缺陷符号中,在上述各种缺陷符号中,VM、VX、MM、XX、MX、XM等等位于正常格点上,对位于正常格点上,对格点数的多少格点数的多少有影响,而有影响,而Mi、Xi、e,、h等不在正常格点上,对格点数的多少无影响。等不在正常格点上,对格点数的多少无影响。3形成缺陷时,基质晶体中的形成缺陷时,基质晶体中的原子数原子数会发生变化,外加杂质进入会发生变化,外加杂质进入基质晶体时,系统原子数
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