晶体缺陷2.1.ppt

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1、第二章晶体结构与缺陷2.1晶体的结构2.2晶体的缺陷点缺陷面缺陷2.1、晶体的结构一、AX型结构，二、AX2型结构，三、A2X3型结构，四、ABO3型结构，五、AB2O4型（尖晶石，spinelle）结构，六、无机化合物结构与鲍林规则（Pauling’srule）。一、AX型结构AX型结构主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等类型的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl，NaCl是典型的离子晶体。大多数AX型化合物的结构类型符合正负离子半径比与配位数的定量关系。只有少数化合物在r+/r-0.

2、732或r+/r-0.414时仍属于NaCl型结构。如KF，LiF，LiBr，SrO，BaO等。AX型化合物的结构类型与r+/r-的关系NaCl晶胞图1.NaCl型结构立方晶系，立方面心格子，阴离子按最紧密方式堆积，阳离子填充全部的八面体空隙内。阴阳离子的配位数都为6，Z＝4NaCl型结构在三维方向上键力分布比较均匀，因此其结构无明显解理（晶体沿某个晶面劈裂的现象称为解理），破碎后其颗粒呈现多面体形状。CsCl晶胞图2.CsCl型结构立方晶系，立方原始格子，配位数都为8闪锌矿结构（a）晶胞结构（c

3、）[ZnS4]分布及连接（b）（001）面上的投影3.立方ZnS（闪锌矿，zincblende）型结构立方晶系，立方面心格子S2-位于面心和顶点，Zn2+交错位于立方体内的1/8小立方体的中心。配位数都是4。Z＝4。纤锌矿结构六方柱晶胞六方晶系，Z＝2，S2-按六方密堆,Zn2+离子填充1/2的四面体空隙中。配位数都为4。4.六方ZnS（纤锌矿，wurtzite）型结构及热释电性二、AX2型结构AX2型结构：萤石（CaF2，fluorite）型金红石（TiO2，rutile）型方石英（SiO2，-

4、cristobalite）型结构层型的CdI2和CdCl2型结构AX2型结构类型与r+/r-的关系萤石型结构（a）晶胞结构图（b）[CaF8]立方体及其连接（c）[FCa4]四面体及其连接1.萤石（CaF2）型结构及反萤石型结构立方晶系，Ca2+按立方紧密堆积形式，形成面心立方，F－位于立方体内八个小立方体的中心，或全部填充在Ca2＋离子形成的四面体中，Ca2＋离子的配位数是8，F－离子配位数是4，F－离子形成立方体，有一半中心有Ca2＋离子，因此，有空洞，F－离子可以在结构中扩散。另外，平行于{1

5、11}面网的方向上易发生解理，因此萤石常呈八面体解理。BaF2,PbF2,SnF2,CeO2,UO2等属此结构。Li2O,Na2O,K2O是反萤石型结构。金红石（TiO2）型结构（b）（001）面上的投影图（a）晶胞结构图2.金红石（TiO2）型结构四方晶系，Z＝2，Ti4+离子占据顶点，配位数是6。O2－离子的配位数是3。GeO2,SnO2,PbO2,MnO2,等属此结构金红石结构中[TiO3]八面体的排列碘化镉型结构3.碘化镉（CdI2）型结构碘化镉属于三方晶系，层状结构，层内[CdI6]八面体

6、之间共面连接，层间结合很弱，因而晶体具有平行（0001）面的完全解理。三、A2X3型结构A2X3型化合物晶体结构比较复杂，其中有代表性的结构有刚玉（corundum）型结构，稀土A、B、C型结构等。由于这些结构中多数为离子键性强的化合物，因此，其结构的类型也有随离子半径比变化的趋势。A2X3型结构类型与r+/r-的关系B2O3CN=3CN=6刚玉Al、Cr、FeC型稀土氧化物B型稀土氧化物A型稀土氧化物MnScInLn-NdSm-La0.420.320.78OSSeTer+/r-刚玉（-Al2O3

7、）型结构刚玉（-Al2O3）型结构刚玉型结构的化合物还有-Fe2O3（赤铁矿，hematite），Cr2O3，V2O3等氧化物以及钛铁矿（ilmenite）型化合物FeTiO3，MgTiO3，PbTiO3，MnTiO3等。刚玉硬度非常大，为莫氏硬度9级，熔点高达2050℃。四、ABO3型结构在含有两种正离子的多元素化合物中，其结构基元的构成分为两类：其一是结构基元是单个原子或离子；其二是络阴离子。ABO3型结构中，如果A离子与氧离子尺寸相差较大，则形成钛铁矿型结构，如果A离子与氧离子尺寸大小相同

8、或相近，则形成钙钛矿型结构，其中A离子与氧离子一起构成FCC面心立方结构。钙钛矿型晶体结构（a）晶胞结构（b）反映Ca2+配位的晶胞结构（另一种晶胞取法）（c）[TiO6]八面体连接1.钙钛矿（perovskite，CaTiO3）型结构2.方解石CaCO3结构由NaCl结构演变的方解石示意图方解石结构尖晶石（MgAl2O4）的结构五、AB2O4型（尖晶石，spinelle）结构在尖晶石结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙，称为正尖晶石。反之，如果半数