前面文章讲述的晶体结构都是理想结构,这种结构只在特殊条件下才能得到。实际晶体,大都存在结构的缺陷,这些缺陷对晶体的一些物理性质,如电性、磁性、光学性及机械性能等产生重要影响。晶体缺陷通常有点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。
热缺陷是较普遍的一种点缺陷。热缺陷是由于晶体中原子或离子的热运动造成的。热缺陷的数量与温度有关,温度越高,造成缺陷的机会越多。晶体中热缺陷有两种形态:一种是肖脱基(Schootty)缺陷,另一种是弗仑克尔(Frenkel)缺陷。
肖脱基缺陷
如图4-38所示,靠近近表面层的阴、阳离子由于热运动跑到晶体表面或晶界位置上,形成一层新的界面,产生空位。然后,内部邻近的离子进入这个空位,这样逐步进行而造成缺陷。
弗仑克尔缺陷
如图4-39所示,一种离子脱离平衡位置挤入晶体间隙位置,形成间隙离子,原来位置形成空位。这种缺陷的特点是间隙离子与空位成对出现。
由于晶体缺陷引起格点发生畸变,使正常晶体结构受到一定程度的破坏,从而导致晶体的某些性质发生变化。例如,对于金属晶体来说,由于缺陷引起晶格畸变使电阻率增大,导电性能下降,而对于半导体材料而言,晶体的某些缺陷却会增加半导体的电导率。
实践中,我们经常利用缺陷,使晶体具有某些特殊性质。例如,掺杂常引起缺陷,向ZnS晶体中掺进少量AgCl后,在电子射线激发下,可发射波长为450nm的荧光,是彩色电视屏幕上的蓝色荧光粉。
此外,实际应用的固体多是多晶体,它是由许多微小的单晶体组成,而这些单单晶体在堆砌时晶面常出现相互倾斜,不能实现格点严格的周期性排列,使得多晶体的结构常偏离理想晶体。
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