2019无机非金属材料科学基础ppt课件.ppt

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1、无机非金属材料科学基础教师：赵宇龙学院：材料学院课程大纲绪论1晶体结构基础2缺陷化学基础3非晶态基础4固相反应5烧结6第三章缺陷化学基础（点缺陷）缺陷化学概述1点缺陷的分类2点缺陷的研究方法4缺陷的准化学平衡3本章特点：相对第一章来说，学起来容易，题难做！3.1缺陷化学概述缺陷化学就是利用热力学和晶体化学原理来研究固体材料中缺陷的产生、运动和化学反应的规律及其对材料性能影响的一门学科。缺陷化学是关于固体材料中缺陷的化学，它从理论上定性、定量地把材料中的缺陷看作化学实体，并用化学热力学的原理来研究缺陷的类型、生成、浓度及平衡。在学习缺陷化学之前，先来了解一下什

2、么是缺陷化学，有什么用呢！研究方法：点缺陷及其浓度可用有关生成能和其它热力学性质来描述，因而可在理论上定性和定量地把点缺陷当作实物，用化学地原理来研究它，这就是缺陷化学的方法，其研究对象为点缺陷，不包括声子和激子。研究内容：涉及到点缺陷的生成、平衡及反应，以及点缺陷存在引起电子和空穴的变化，和对材料固体性质的影响、如何控制材料中点缺陷的浓度和种类等。信息产业基石---硅---掺杂---有一定导电性---半导体进入信息时代，当力学性能不再主导材料，电、磁等性能浮出水面，材料的电、磁性能受原子间的化学键、电子能级等影响较大，因而在原子数量级的结构和组成很大程度上

3、影响材料性能，掺杂也成了热门！微波通讯–高频电路（1M）–高频电容–高介电常数要求：有高介电常数、低介质损耗（弹性变形），常用以BaTiO3或PbTiO3基固溶体为主晶相，小型大容量。这类陶瓷在改善其性能时，一般通过掺杂来改变内部结构，达到改变极化等性能的目的。0.94[(Na_(0.96-x)K_xLi_(0.04))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_3-0.06Ba(Zr_(0.055)Ti_(0.945))O_3ceramics(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3[Bi_(0.5)(Na_(1-x)Ag_x)

4、_(0.5)]_(1-y)Ba_yTiO_3压电陶瓷–水声换能、超声波Pb_(0.95)Ba_(0.05)Nb_2O_6(1-2x)PbNb_2O_(6-x)SrTiO_(3-x)TiO_2热释电–红外探测器、热相仪Pb(Zr,Sn,Ti)O_3(Pb_(1-x)Sr_x)TiO_3热敏–过流保护、过热保护La-doped(Sr,Pb)TiO_3不同施主掺杂对(Sr_(0.3)Ba_(0.7))TiO_3压敏–电压与电阻–过压保护、高压稳压Bi_2O_3掺杂对Nb_2O_5-TiO_2Ta~(5+)in(Sr~(2+),Bi~(3+),Si~(4+))-ad

5、dedTiO_2-气敏–气体检漏、酒精检测–氧化锡、氧化锌、氧化铁等La_2O_3-SnO_2SnO_2掺杂纳米TiO_2光敏–光敏电阻、太阳能Cd_(1-x)Zn_xTe超导陶瓷PZT/Y_(0.9)Ca_(0.1)Ba_2Cu_4O_8激光陶瓷Tb~(3+)掺杂SrO-TiO_2-SiO_2玻璃Nd:YAG陶瓷激光器发光陶瓷Er~(3+)掺杂纳米SiO_2Ca-α-SiAlON:Eu~(2+)3.2点缺陷的分类3.2.3按点缺陷的生成划分3.2.2点缺陷的表示方法3.2.1按位置与成分划分3.2.4点缺陷的缔合无机非研究的多为化合物，缺陷与金属比也有所不

6、同？练习3.2.1按位置与成分划分晶体中质点的分布1金属晶体中的点缺陷2离子晶体中的点缺陷31.晶体中质点的分布理想晶格平面示意图质点格点（亚晶格）空隙●○●○●○●○○●○●○●○●●○●○●○●○○●○●○●○●●○●○●○●○理解缺陷的前提是知道没有缺陷的晶体是什么样的？理想晶格是什么样的呢？从具体到一般一下？2.金属晶体中的点缺陷●●●●●●●●●●●●□●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●□●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●△●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●△先来看一下金属晶体中的点缺陷？3.离子晶体中的点缺陷空

7、位是正常晶格格点上失去原子或离子后留下的空间；●○●○●○●○○●□●○●○●●○●○●○□○○●○●○●○●●○●○●○●○下面我们再来看一下离子晶体的点缺陷，与金属相比有何区别呢？看一下各种缺陷的定义？间隙原子进入晶格中正常格点之间的位置原子或离子。●○●○●○●○○●○●○●○●●○●○●○●○○●○●○●○●●○●○●○●○●○杂质原子指进入晶格中的外来原子或离子；又可分为间隙式、置换式；固溶体。●○●○●○●○○●○●○●○●●○●○●○●○○●○●○●○●●○●○●○●○△▲●○●○●○●○○●○●○●○●●○▲○●△●○○●○●○●○●●○●○

8、●○●○多元化合物错位原子占据了不属于自己格点的位置