晶体结构与晶体中的缺陷.ppt

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1、第二章晶体结构与晶体中的缺陷第一节典型结构类型第二节晶体结构缺陷一、点缺陷二、固溶体三、线缺陷(位错)一、单质晶体1.金刚石结构最佳超硬材料优良的热敏、热传导、透红外和半导体特性化学式：C立方晶系Fd3m空间群面心立方格子共价键第一节典型结构类型2.石墨结构硬度小、易加工、高熔点、不透明、传热和导电性化学式：C六方晶系P63/mmc空间群同时含有：共价键、分子间力和金属键3.C60结构化学式:C6024面体碳纳米管化学、材料学、电子学、生物学和医学4.氯、溴、碘结构范德华力分子晶体熔点低、硬度小

2、正交晶系线形分子晶体二、AB型化合物晶体1.NaCl型结构立方晶系面心立方格子Fm3m空间群负离子按面心立方最紧密方式堆积，正离子填充八面体间隙，正、负离子配位数都是6碱金属卤化物、氢化物以及碱土金属氧化物、硫化物、2.CsCl型结构立方晶系简单立方格子Pm3m空间群每个晶胞中有1个Cs+和1个Cl-Cs+（或）Cl-作简单立方堆积，Cl-（或）Cs+填充在立方体间隙中Cs+（或）Cl-的配位数都是8CsCl型结构二元化合物晶体有：CsBr、CsI、TICl等3.闪锌矿（β-ZnS）型结构立方晶

3、系面心立方格子F43m空间群配位数都是4Be、Cd、Hg的硫化物，硒化物和碲化物以及Cu的卤化物，β-SiC、GaAs、InSb等4.纤锌矿（α-ZnS）型结构六方晶系六方底心格子P63mc空间群配位数都是4BeO、ZnO、AgI等三、AB2型化合物晶体1.金红石（TiO2）型结构四方晶系P4/mnm空间群Ti4+离子位于四方晶胞的顶点和中心，O2-离子中的两对，其余的两个O2-Ti4+的配位数是6，O2-的配位数是3GeO2、SnO2、PbO2、MnO2、MoO2、WO2、NbO2、VO2等2

4、.萤石（CaF2）型结构立方晶系面心立方格子Fm3m空间群Ca2+位于晶胞顶点和中心F-占据间隙Ca2+的配位数是8，F-的配位数是4BaF2、CeO2等3碘化镉（CdI2）型结构三方晶系面心立方格子Mg(OH)2、Ca(OH)2、CaI2、MgI2等四、A2B3型化合物晶体包括：刚玉型、立方C型和B型三方晶系熔点高、硬度大高绝缘电子陶瓷五、ABO3型1.方解石（CaCO3）型结构三方晶系变形了的NaCl结构LiNO3、NaNO3、MgCO3等2.钙钛矿（CaTiO3）型结构高温时属立方晶系，P

5、m3m空间群，600℃以下为正交晶系BaTiO3等六、AiBkCmOn型化合物晶体1.锆英石（ZrSiO4）型结构2.尖晶石（MgAl2O4）型结构3.钇铝石榴石（Y3Al5O12）型结构4.YBaCu2O7超导结构第二节晶体结构缺陷定义：与理想的晶体结构对比而言，晶体中质点不按严格的点阵排列，偏离了理想结构的周期排列规律，称之为晶体结构缺陷。缺陷类型与特征一般按照尺度范围分类，即按照偏离理想结构的周期性有规律排列的区域大小来分类。（1）点缺陷（2）线缺陷（3）面缺陷（4）体缺陷（1）点缺陷由于

6、各种原因使晶体内部质点有规则的周期性排列遭到破坏，引起质点间势场畸变，产生晶体结构不完整性，但其尺度仅仅局限在1个或若干个原子级大小的范围内，这种缺陷就称为点缺陷。零维缺陷。（2）线缺陷如果晶体内部质点排列的规律性在某一方向上达到一定的尺度范围遭到破坏，就称为线缺陷，也称位错。又称一维缺陷。（3）面缺陷如果晶体内部质点排列的规律性在二维方向上一定的尺度范围内遭到破坏，就称为面缺陷，有晶体表面、晶界、相界、堆垛层错等若干种，又称二维缺陷。（4）体缺陷如果晶体内部质点排列的规律性在三维空间一定的尺度

7、范围内遭到破坏，就称为体缺陷，例如亚结构（嵌镶块）、沉淀相、层错四面体、晶粒内的气孔和第二相夹杂物等，又称三维缺陷。2.2点缺陷2.2.1点缺陷分类分类方法分别有按照位置、成分和产生原因等不同角度进行分类，不同分类方法可能产生重叠交叉。1.按照位置和成分分类空位填隙质点杂质缺陷1）空位：正常结点没有被原子或离子所占据，成为空结点，称为空位或空穴2）填隙质点：原子或离子进入晶体中正常结点之间的间隙位置，成为填隙原子（或离子）或间隙原子（或离子）。从成分上看，填隙质点可以是晶体自身的质点，也可以是外

8、来杂质的质点3）杂质缺陷：外来杂质质点进入晶体中就会生成杂质缺陷，从位置上看，它可以进入结点位置，也可以进入间隙位置。2.按照缺陷产生原因分类热缺陷杂质缺陷非化学计量结构缺陷1）热缺陷：当晶体的温度高于0K时，由于晶格上质点热振动，使一部分能量较高的质点离开平衡位置而造成缺陷弗仑克尔缺陷（Frenkel）肖特基缺陷（Schottky）（1）弗仑克尔缺陷：在晶格热振动时，一些能量较大的质点离开平衡位置后，进入到间隙位置，形成间隙质点，而在原来位置上形成空位影响因素：——与晶体结构有很大关系NaCl