2无机晶体结构及缺陷2.ppt

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1、第3节非晶态物质3.1概论晶体：真正的固体,长程有序非晶体：过冷液体长程无序,短程有序如玻璃、凝胶、非晶态金属和合金、非晶态半导体、无定型碳及某些聚合物。半晶:部分结晶性,1D长程有序(线性高聚物),2D长程有序(石墨)3.2制备方法：过冷液体快速冷却,原子来不及定向排列时可生成非晶态物质的聚集体。13.2玻璃特点：1.没有固定的熔点,熔融态到固态有大的范围温度变化2.各向同性(isotropy)；3.没有晶界和粒界；4.无固定形态；5.性能可设计性；2第4节无机材料的物理性质热学、力学、电学、磁学、光学等方面。4.1无机材料的热学性质34.2无机材料的电学性质①直流导电性σ=1/ρ=μq

2、nσ电导率,ρ电阻率,μ载流子迁移率,n载流子数目载流子(carriers)：电子(electron)、空穴(hole)、阴离子和阳离子(离子导体)导电材料的分类：superconductor:ρ→0Ωmconductor:ρ=10-8~10-5Ωmsemiconductor:ρ=10-5~107Ωminsulator:ρ=107~1020Ωm②介电性:介电常数ε4③压电性(piezoelectricity)：指某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。过程可逆应力作用于电荷、电场，电荷、电场也可反作用于应力。分类：压电单晶材料如水晶、LiNbO3、Li3BO4压电陶瓷材料如B

3、aTiO3、PbTiO3压电薄膜:如ZnO、CdS、AlN54.3无机材料的磁学性质①物质的磁性H:外磁场强度，B:磁感应强度，在磁场中，有如下关系：H=B/0–M，或B=0(H+M)0:真空磁导率，M为磁介质的磁化强度。M=(r–1)B/0rr相对磁导率:又：B=0rH,可得：M=(r1)H=χmH物质的磁化率(magneticsusceptibilty)χ=r–1磁化率为正的物质叫做顺磁性(paramagnetic)物质；磁化率为负的物质叫做抗磁性(diamagnetic)物质；磁化率特别大的物质叫铁磁性(ferromagnetic)物质。6②抗磁性原子或离子没

4、有未成对电子，其磁矩为零，不存在永久磁矩。在外磁场作用下，产生感应磁矩，与外场相反，表现为抗磁性。磁化率为负值，一般︱x︱为10-7-10-5，与温度无关。周期表中前18个元素形成离子多为抗磁性，如陶瓷。③顺磁性顺磁性物质中存在未成对电子，电子自旋和轨道运动时总角动量不为零，产生永久磁矩。在无外场作用时，磁矩随机指向，宏观磁矩为零。在外场作用下，磁矩定向排列。磁化率为正值，一般10-5-10-3,与温度反比。顺磁性物质包括：过渡元素、稀土元素、锕系元素及Al、Pt等金属，还有某些化合物:MnSO4·H2O、FeCl37④铁磁性某些物质中的原子磁矩呈同向排列且自发磁化的现象，称铁磁性。x为1

5、0-1-105铁磁物质：FeCoNiGd特点：有剩磁,磁滞现象，与顺磁性不同；有居里温度Tc存在，在居里点上铁磁性表现为顺磁性。8⑤反铁磁性(Antiferromagnetism)反铁磁性物质中任何一个磁矩都是被相反取向的磁矩所环绕，其总磁矩为零。随温度升高，这种环绕结构被打破，显出顺磁性。MnO、Mn、Cr、Mo等⑥亚铁磁性(Ferrimagnetism)是反铁磁性的一种变体，只是反平行排列的两个磁矩大小不一样。随温度升高，χ增大。（1）铁氧体，包括尖晶石、石榴石、磁铅石型铁氧体。（2）一些过渡金属、非金属的化合物如V、Cr、Mn、Fe、Co等与O、S、Te、P、As、Sb等的化合物。（

6、3）某些金属间的化合物。94.4无机材料的光学性质1.反射与折射：（1）折射率(reflectivity)：n=c/v，与离子大小和堆积方式有关。c光在真空中传播速度，v光在介质中的速度；（2）全反射：光线从光密介质(n1)射入到光疏介质(n2,,n1>n2)时，会发生全反射现象。102.吸收与发射（3）光吸收(absorption)：除真空外，光通过任何介质都会有吸收,使强度减弱。（4）发光(luminescence)：某些固体物质受到光照射吸收的光能部分的转变为可见光波段的光。有时可持续长时间，余辉在10-8s以下称为荧光(fluorescence)；余辉在10-8s以上称为磷光(ph

7、osphorescence)。荧光材料=基质物质+激活物质黑白电视机显像管用ZnS和ZnS–cCdS固溶体做荧光材料。（5）激光(laser)：光的受激辐射放大作用。11第5节固体中的扩散与固相反应1扩散基本理论2.固相反应3.烧结121扩散基本理论1.1扩散(diffusion)扩散现象是由于物质中存在浓度梯度、化学位梯度、温度梯度和其它梯度所引起的杂质原子、基质原子或缺陷的物质输运过程。从热力学的角度看，只有在绝对零