常见的晶体缺陷

常见的晶体缺陷

晶体是由原子或分子按照一定规律排列组成的固体物质，而晶体缺陷是指在晶体结构中出现的缺陷或不完美的区域。晶体缺陷可以是自然形成的，也可以是在制备或处理过程中产生的。

常见的晶体缺陷有以下几种：

1. 位错：指晶体中原子或分子的错位或扭曲现象，是一种线性缺陷。位错可以分为边缘位错和螺旋位错两种，它们的存在会导致晶体的弹性性质发生变化。

2. 点缺陷：指晶体中某些原子或分子的缺失或替代，是一种点状缺陷。点缺陷包括空位、附加原子、缺失原子和间隙原子等。

3. 晶界：指晶体中不同晶粒之间的交界面。由于晶界的存在，晶体中的原子排列方式和性质会发生变化，对材料的力学性能和电学性能等都有很大影响。

4. 色心：指晶体中某些原子或分子的缺失或替代，导致能量带结构的改变。颜色的形成就是由于色心的存在导致。

5. 位隙：指晶体结构中一些原子或分子的位置被其他原子或分子占据，从而形成的空隙。位隙也会影响晶体的物理性质。

以上就是常见的晶体缺陷，它们的存在会对晶体的性质和应用产生影响。在材料科学和工程领域中，对晶体缺陷的研究和控制具有重要的意义。

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晶体缺陷的名词解释

晶体缺陷的名词解释 晶体缺陷是指晶体结构中存在的不规则性或者失序性，它们可以是由于晶体生长过程中的某些不完美导致的，也可以是在晶体使用过程中形成的。晶体缺陷对材料的物理性质和化学性质有着重要影响，因此，对晶体缺陷的理解与研究具有重要意义。 一、点缺陷 点缺陷是一种在晶体中以原子或原子团为单位存在的不规则性。点缺陷可以分为两类，即缺陷原子和间隙原子。缺陷原子是指晶体中一个位置上原子的缺失或替代，而间隙原子是指晶体中非正常晶格位置上的原子存在。点缺陷的存在对晶体的导电性、热传导性以及光学性质等方面都会产生显著影响。 二、面缺陷 面缺陷是指在晶体中存在的二维或三维结构缺陷。面缺陷可以分为孪生界面、晶界和堆垛层错三类。孪生界面是晶体内部两个完全互相倒转或者镜像对称的晶体颗粒之间的界面。晶界是指晶体内部两个晶体颗粒之间的原子排列或晶格编织方式发生转变的区域。堆垛层错是因为在晶体生长过程中，晶体颗粒之间因堆垛方式的差异而产生的错位。面缺陷在晶体的力学性能、疲劳机制以及晶体生长等方面具有重要影响。 三、体缺陷 体缺陷是指晶体内部原子排列或晶格结构出现不规则性或失序性的缺陷。体缺陷包括空位、间隙和失序。空位是指晶体内原子因缺失而导致的晶体结构不完整。间隙是指晶体中非正常晶格位置上的原子存在。失序则是指晶体中原子的无序或错位状态。体缺陷对晶体的机械性能、热膨胀性质以及磁性等方面产生显著影响。四、缺陷治理

缺陷治理是指通过不同的方法和手段对晶体中的缺陷进行修复或改善的过程。常见的缺陷治理方法包括热退火、添加合金元素和辅助材料等。热退火是通过加热晶体使缺陷移动并重新排列，从而达到改善晶体结构的目的。添加合金元素和辅助材料则是通过引入其他原子或化合物来改善晶体的物理性质和化学性质。 总结起来，晶体缺陷是晶体结构中存在的不规则性或失序性。它们可以是点缺陷、面缺陷或体缺陷。这些缺陷对晶体材料的性能产生重要影响，因此，研究和理解晶体缺陷的形成和治理具有重要意义。通过不同的缺陷治理方法，可以改善晶体的结构和性能，为材料科学和工程提供更广阔的应用前景。

晶体缺陷

3.6 晶体缺陷 理想完美的晶体结构在实际晶体中并不存在，格点上的原子在一定的温度下总在其平衡位置附近振动，除此之外，实际晶体相对于理想的晶体周期结构的平衡位置还存在着偏离，如原子占位的错乱，这种偏离被称作晶体缺陷。晶体缺陷对晶体材料的物理、化学以及机械性能具有非常重要的影响。 晶体缺陷可以根据其特征进行分类，最常见的分类方法是把缺陷分成 (a) 点缺陷，包括空位、间隙原子、置换原子以及杂质原子和色心等; (b) 线缺陷，主要指各类位措; (c) 面缺陷，包括各种晶面、晶界、相界和畴界等; (d) 体缺陷，包括包裹物、夹杂及异相等。 以下就各类缺陷的结构特点进行详细叙述。 3.6.1点缺陷 点缺陷只涉及晶格中个别格点的缺陷，是固体中最简单的结构不完整性，在晶体中可以呈热力学平衡状态存在。1926年弗兰克尔（Frankel）为了解释离子晶体的导电现象而首先提出，其后也在阐明扩散机制等方面起了重要作用。本节将着重介绍点缺陷的种类、形成及研究方法等。 3.6.1.1空位 从晶体的周期结构点阵中的原子位置取走原子，则在周期点阵中就形成了一个空位缺陷，有时简称空位。如取走的原子移动到晶体表面所形成的空位叫肖脱基（Schottky）缺陷；当移动的原子进入晶格的间隙位置时，所留下的空位叫弗兰克尔（Frankel）缺陷，如图3.6-1所示。在离子型晶体中，为保持化学计量组成和电中性，常出现空位对（见图3.6-1）。晶体中的空位可能结合起来，形成空位对、三空位以及空位群。 图3.6-1 晶体中的空位，肖脱基缺陷、弗兰克尔缺陷以及空位对 晶体中出现空位后，将对晶体结构产生影响，如破坏晶体的周期点阵排列，使晶体体积增大

晶体缺陷及运动.

晶体中缺陷和运动 晶体缺陷（crystal defect） 1定义： 实际晶体中原子规则排列遭到破坏而偏离理想结构的区域。在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。 2类型 晶体结构中质点排列的某种不规则性或不完善性。又称晶格缺陷。表现为晶体结构中局部范围内，质点的排布偏离周期性重复的空间格子规律而出现错乱的现象。根据错乱排列的展布范围,分为以下4种主要类型。 点缺陷——点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关 点缺陷只涉及到大约一个原子大小范围的晶格缺陷。它包括:晶格位置上缺失正常应有的质点而造成的空位;由于额外的质点充填晶格空隙而产生的填隙；由杂质成分的质点替代了晶格中固有成分质点的位置而引起的替位等（图1）。在类质同象混晶中替位是一种普遍存在的晶格缺陷。

（ 点缺陷定义 由于晶体中出现填隙原子和杂质原子等等，它们引起晶格周期性的破坏发生在一个或几个晶格常数的限度范围内，这类缺陷统称为点缺陷。这些空位和填隙原子是由热起伏原因所产生的，因此又称为热陷。 空位、填隙原子和杂质 ■空位：晶体内部的空格点就是空位。由于晶体中原子热运动，某些原子振动剧烈而脱离格点跑到表面上，在内部留下了空格点，即空位。 ■填隙原子：由于晶体中原子的热运动，某些原子振动剧烈而脱离格点进入晶格中的间隙位置，形成了填隙原子。即位于理想晶体中间隙中的原子。 ■杂质原子：杂质原子是理想晶体中出现的异类原子。 几种点缺陷的类型 ■弗仑克尔缺陷：原子（或离子）在格点平衡位置附近振动，由于非线性的影响， 使得当粒子能量大到某一程度时，原子就会脱离格点，而到达邻近的原子空隙中，当它失去多余动能后，就会被束缚在那里，这样产生一个暂时的空位和一个暂时的填隙原子，当又经过一段时间后，填隙原子会与空位相遇，并同空位复合；也有可能跳到较远的间隙中去。若晶体中的空位与填隙原子的数目相等，这样的热缺陷称为弗仑克尔缺

晶体缺陷

晶体缺陷 晶体缺陷 crystal defects 实际晶体中原子偏离理想的周期性排列的区域称作晶体缺陷。晶体缺陷在晶体中所占的总体积很小，也就是说，实际晶体中的绝大部分区域，原子排列于周期性位置上。因此，晶体缺陷是近完整晶体中的不完整性。但晶体缺陷对固体的许多结构敏感的物理量（如引起形变的临界切应力、扩散系数等）有极大的影响，晶体缺陷的研究对材料的强度、热处理等问题的研究有很重要的作用。 晶体缺陷分为：①点缺陷，包括空位、自填隙原子、代位原子、异类填隙原子等；②线缺陷，如位错；③面缺陷，如堆垛层错、孪晶界、反相畴界等，面缺陷还可以包括晶体表面、晶界和相界面（见界面）。 点缺陷图1是点缺陷的示意图,表示各种点缺陷的形式。热平衡状态下点缺陷浓度C 遵从统计物理规律 C＝exp(－u/kT) 这里k是玻耳兹曼常数;T是绝对温度;u是点缺陷形成能。常用金属铁、铜、铝等的室温平衡空位浓度很小，接近熔点时的空位浓度约为 10-4。自填隙原子形成能是空位形成能的3～4倍，其平衡浓度极小。代位原子和异类填隙原子的最大浓度由相图决定。表面空位和增原子的形成能和表面的取向关系很大,但都比体空位形成能小。在某些表面，它们的形成能只有体空位形成能的一半。因此它们的平衡浓度比体空位高得多（见晶体表面）。 界面的曲率半径ρ对平衡空位浓度Cv的影响由下式表示： 这里 C0是界面曲率为零(曲率半径ρ为无穷大)的空位浓度，σ是界面能，V是原子体积。 图2a表示曲率半径不同引起的表面空位的浓度差（曲率半径不同对界面附近体空位浓度的影响类似）。表面增原子浓度受到的影响和表面空位受到的影响相反(上式的括号内加一负号)。由此引起的表面空位流和增原子流会使波浪状表面变平（图2a）；使两个颗粒颈部变粗（图2b）。这是粉末冶金烧结过程的重要理论依据。 非平衡状态下点缺陷浓度可以大大超过平衡浓度。从熔点附近淬火后得到的过饱和空位浓度可以比平衡浓度大几个数量级。形变产生的空位浓度达10-4 ε(ε是应变量)。高能粒子照射后在损伤区引起大量空位-填隙原子对（Frankel 对）,常温下填隙原子被损伤区以外的缺陷吸收一部分，其余部分聚集成小位错环或和空位复合消失，遗留的空位浓度在损伤区可以达到10-3。 位错位错是晶体中某一几何面两侧发生相对位移的区域和其他未相对位移区域的边界线。如相对位移矢量是点阵矢量，则除了位错线附近外，原子仍按完

晶体缺陷

一、概述 1、晶体缺陷：晶体中原子（离子、分子）排列的不规则性及不完整性。种类：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 1) 由上图可得随着缺陷数目的增加，金属的强度下降。原因是缺陷破坏了警惕的完整性，降低了原子间结合力，从宏观上看，即随缺陷数目增加，强度下降。 2) 随着缺陷数目的增加，金属的强度增加。原因是晶体缺陷相互作用（点缺陷钉扎位错、位错交割缠结等），使位错运动的阻力增加，强度增加。 3) 由此可见，强化金属的方向有两个：一是制备无缺陷的理想晶体，其强度最高，但实际上很难；另一种是制备缺陷数目多的晶体，例如：纳米晶体，非晶态晶体等。 二、点缺陷 3、点缺陷：缺陷尺寸在三维方向上都很小且与原子尺寸相当的缺陷（或者在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构正常排列的一种缺陷），称为点缺陷或零维缺陷。分类：空位、间隙原子、杂质原子、溶质原子。 4、肖特基空位：原子迁移到晶体表面或内表面正常结点位置使晶体内形成的空位。 5、弗仑克尔空位：原子离开平衡位置挤入点阵间隙形成数目相等的空位和间隙原子，该空位叫做弗仑克尔空位。 6、空位形成能EV：在晶体中取出一个原子放在晶体表面上（不改变晶体表面积和表面能）所需的能量。间隙原子形成能远大于空位形成能，所以间隙原子浓度远小于空位浓度。 7、点缺陷为热平衡缺陷，淬火、冷变形加工、高能粒子辐照可得到过饱和点缺陷。 8、复合：间隙原子和空位相遇，间隙原子占据空位导致两者同时消失，此过程成为复合。 9、点缺陷对性能的影响：点缺陷使得金属的电阻增加，体积膨胀，密度减小；使离子晶体的导电性改善。过饱和点缺陷，如淬火空位、辐照缺陷，还可以提高金属的屈服强度。 三、线缺陷 10、线缺陷：线缺陷在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称为一维缺陷。主要为各类位错。 11、位错：位错是晶体原子排列的一种特殊组态；位错是晶体的一部分沿一定晶面与晶向发生某种有规律的错排现象；位错是已滑移区和未滑移区的分界线；位错是伯氏矢量不为零的晶体缺陷。分类：刃位错、螺位错、混合型位错。 12、刃型位错特点：a) 刃型位错有一个多余半原子面。正刃型位错和负刃型位错只有相对意义，无本质区别。 b) 位错线不一定为直线，但滑移面必定是位错线和滑移矢量确定的平面，滑移面唯一。 c) 刃型位错周围点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变。能引起材料体积变化。 d) 刃型位错位错线垂直于柏氏矢量，垂直于滑移方向，垂直于滑移矢量。位错线移动方向平行于晶体滑移方向。 e) 刃型位错属于线缺陷，位错线可以理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。 f) 刃型位错位错线不能终止于晶体内部，只能露头晶体表面或晶界。 13、螺型位错特点： a) 螺型位错无额外半个原子面，原子错排是呈轴对称的。右螺型位错和左螺型位错有本质区别。 b) 螺型位错线一定是直线，但滑移面不唯一，凡是包含螺型位错线的（原子密排）平面都可以作为他的滑移面。 c) 螺型位错周围点阵发生弹性畸变，只有平行于位错线的切应变，没有正应变。不会引起材料体积变化。 d) 螺型位错位错线平行于柏氏矢量，平行于滑移方向，平行于滑移矢量，位错线的移动方向垂直于晶体滑移方向。 e) 刃型位错属于线缺陷，位错线可以理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。 f) 螺型位错位错线不能终止于晶体内部，只能露头晶体表面或晶界。 14、混合型位错：滑移矢量既不平行也不垂直于位错线，而与位错线相交成任意角度，这种位错称为混合位错。特点：a) 混合型位错位错线既不平行也不垂直于滑移矢量，每一段混合型位错均包含刃型位错分量和螺型位错分量（可以有纯刃型位错环，没有纯螺型位错环）。 b) 混合型位错是已滑移区和未滑移区的分界线。 c) 混合型位错位错线不能终止于晶体内部，只能露头晶体表面或晶界。 15、柏氏矢量的确定： 1) 首先选定位错线的正向，一般选择出纸面方向为正向。 2) 在实际晶体中，从任一原子出发，围绕位错（避开位错线附近的严重畸变区）以一定的步数作一右旋闭合回路MNOPQ(称为柏氏回路）。 3) 在完整晶体中按同样的方向和步数作相同的回路，该回路并不封闭，由终点Q向起点M引一矢量b，使该回路闭合，这个矢量b就是实际晶体中位错的柏氏矢量。 16、右手法则：右手的拇指、食指、中指构成直角

晶体缺陷

晶体缺陷总结 1.晶体缺陷的定义和分类 1.1 晶体缺陷的定义 原子绝对按照晶格的周期性排列的晶体是不存在的，实际晶体中或多或少都存在缺陷。 1.2 晶体缺陷的分类 1.2.1、按缺陷的几何形态分类可分为四类：点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 1.点缺陷（零维缺陷）：晶格中的填隙原子、空位、俘获电子的空穴、杂质原子等，称 为点缺陷。这些缺陷约占一个原子的尺寸，引起晶格周期性在一到几个原胞内发生紊乱。 包括：（1）福伦克尔缺陷 ：正常格点上的原子，无时无刻不在作围绕平衡点的振动。由于存在热运动的涨落，涨幅大的原子就会摆脱平衡位置而进入原子间隙位置。这种有一个正常原子同时产生一个间隙原子和一个空位的缺陷称为福伦克尔缺陷。 弗伦克尔缺陷的特点是空位和填隙原子同时出现，晶体体积不发生变化，晶 体不会因为出现空位而产生密度变化。 空位＋填隙原子： （2）肖特基缺陷： 某格点上的原子，由于热运动的涨落，某时刻他的涨幅会变得很大，会将最近邻的原子挤跑，而自己占据这一最近邻的格点，而被他挤跑的一个原子依次如此。晶体内这种不伴随填隙原子产生的空位，成为肖特基缺陷。 肖特基缺陷的特点是晶体表面增加了新的原子层，晶体内部只有空位缺陷，且晶体体积膨胀，密度下降。（空位+表面原子） （3）替位式杂质原子： 在晶体的生长、半导体材料及电子陶瓷材料制备中，常常有目的的加入一些杂质原子，让其形成替位式杂质。 （4） 色心： 能吸收光的点缺陷称为色心。（莫罗定律） 点缺陷对材料性能的一般影响： （1）原因：无论哪种点缺陷的存在，都会使其附近的原子稍微偏离原结点位置才能平衡，即造成小区域的晶格畸变。 （2）效果：改变材料的电阻。（电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。）；加快原子的扩散迁移。形成其他晶体缺陷；由于形成点缺陷需向晶 体提供附加的能量，因而引起附加比热容；点缺陷还影响其它物理性质：如扩

单晶硅中可能出现的各种缺陷

单晶硅中可能出现的各种缺陷 缺陷，是对于晶体的周期性对称的破坏，使得实际的晶体偏离了理想晶体的晶体结构。在各种缺陷之中，有着多种分类方式，如果按照缺陷的维度，可以分为以下几种缺陷：点缺陷：在晶体学中，点缺陷是指在三维尺度上都很小的，不超过几个原子直径的缺陷。其在三维尺寸均很小，只在某些位置发生，只影响邻近几个原子，有被称为零维缺陷。线缺陷：线缺陷指二维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷，也就是位错。我们可以通过电镜等来对其进行观测。面缺陷：面缺陷经常发生在两个不同相的界面上，或者同一晶体内部不同晶畴之间。界面两边都是周期排列点阵结构，而在界面处则出现了格点的错位。我们可以用光学显微镜观察面缺陷。体缺陷：所谓体缺陷，是指在晶体中较大的尺寸范围内的晶格排列的不规则，比如包裹体、气泡、空洞等。 一、点缺陷点缺陷包括空位、间隙原子和微缺陷等。 1、空位、间隙原子点缺陷包括热点缺陷（本征点缺陷）和杂质点缺陷（非本征点缺陷）。 1.1热点缺陷其中热点缺陷有两种基本形式：弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。单晶中空位和间隙原子在热平衡时的浓度与温度有关。温度愈高，平衡浓度愈大。高温生长的硅单晶，在冷却过程中过饱

和的间隙原子和空位要消失，其消失的途径是：空位和间隙原子相遇使复合消失；扩散到晶体表面消失；或扩散到位错区消失并引起位错攀移。间隙原子和空位目前尚无法观察。 1.2杂质点缺陷A、替位杂质点缺陷，如硅晶体中的磷、硼、碳等杂质原子B、间隙杂质点缺陷，如硅晶体中的氧等 1.3点缺陷之间相互作用一个空位和一个间隙原子结合使空位和间隙原子同时湮灭（复合），两个空位形成双空位或空位团，间隙原子聚成团，热点缺陷和杂质点缺陷相互作用形成复杂的点缺陷复合体等。2、微缺陷 2.1产生原因如果晶体生长过程中冷却速度较快，饱和热点缺陷聚集或者他们与杂质的络合物凝聚而成间隙型位 错环、位错环团及层错等。Cz硅单晶中的微缺陷，多数是各种形态的氧化物沉淀，它们是氧和碳等杂质，在晶体冷却过程中，通过均质成核和异质成核机理形成。 2.2微缺陷观察方法1）择优化学腐蚀：择优化学腐蚀后在横断面上呈均匀分布或组成各种形态的宏观漩涡花纹（漩涡缺陷）。宏观上，为一系列同心环或螺旋状的腐蚀图形，在显微镜下微缺陷的微观腐蚀形态为浅底腐蚀坑或腐蚀小丘（蝶形蚀坑）。在硅单晶的纵剖面上，微缺陷通常呈层状分布。2）热氧化处理：由于CZ硅单晶中的微缺陷，其应力场太小，往往需热氧化处理，使微缺陷缀饰长大或转化为氧化层错或小位错环后，才可用择优腐蚀方法显示。

材料科学 晶体缺陷

§5 晶体缺陷 晶体中原子（或分子、离子）在三维空间中的周期性规则排列仅仅是一种理想情况，实际晶体中的情况则不尽然。由于晶体的生长条件、原子的热运动以及材料加工过程中各种因素的影响，使原子排列不可能那样规则和完善，往往存在着偏离理想结构的区域，从而形成晶体缺陷。研究表明，形成晶体缺陷的这些区域，其中的某些原子虽然失去了与周围原子之间的正常的相邻关系，但仍然受到原子键合力的约束，其排列并不是杂乱无章的。因此，晶体是以一定的形态存在，按一定的规律产生、发展和运动，并对晶体的物理和化学性能产生重要影响。 根据晶体中缺陷的几何特征，可分为： 点缺陷(0维)：空间尺寸很小，相当于原子数量级，如空位、间隙原子等； 线缺陷(一维)：在两个方向上小但在另一个方向上尺寸大，如各种位错； 面缺陷(二维)：在一个方向上小但在另两个方向上尺寸大，如晶界、相界等。 5.1 点缺陷 晶体缺陷的尺寸在三维方向上均处于原子数量级，为点缺陷。 点缺陷产生原因：原子热振动、高温淬火、冷加工、辐照等。 点缺陷类型结构：空位、间隙原子、置换原子 肖脱基(Schottky)空位：脱离平衡位置的原子移动到晶体表面； 弗兰克尔(Frankel)空位：脱离平衡位置的原子移动到晶体点阵的间隙中。

图2.13 点缺陷示意图 a) 空位；b) 间隙原子；c) 异质间隙原子； d) 异质置换原子（原子半径小）；e) 异质置换原子（原子半径大） 图2.14 空位聚集成为空位片 a) 孤立的空位；b) 聚集成片的空位片 图2.15 化合物离子晶体中两种常见的点缺陷 点缺陷形成能：由于空位或者间隙原子的存在而使点阵产生畸变，晶体内能升高，增加的能量称为点缺陷形成能。常见金属中，间隙原子形成能比空位形成能大几倍。 点缺陷平衡浓度：热力学分析表明，在绝对零度以上的任何温度，晶体中含

晶体中的缺陷

晶体中的缺陷及其对材料性能的影响 前言 晶体的主要特征是其中原子（或分子）的规则排列，但实际晶体中的原子排列会由于各种原因或多或少地偏离严格的周期性，于是就形成了晶体的缺陷，晶体中缺陷的种类很多，它影响着晶体的力学、热学、电学、光学等各方面的性质。晶体的缺陷表征对晶体 理想的周期结构的任何形式的偏离。 晶体缺陷的存在，破坏了完美晶体的有序性，引起晶体内能U和熵S增加。按缺陷在空间的几何构型可将缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，它们分别取决于缺陷的延伸范围是零维、一维、二维还是三维来近似描述。每一类缺陷都会对晶体的性能产生很大影响，例如点缺陷会影响晶体的电学、光学和机械性能，线缺陷会严重影响晶体的强度、电性能等。 一、晶体缺陷的基本类型 点缺陷 1、点缺陷定义 由于晶体中出现填隙原子和杂质原子等等，它们引起晶格周期性的破坏发生在一个或几个晶格常数的限度范围内，这类缺陷统称为点缺陷。这些空位和填隙原子是由热起伏原因所产生的，因此又称为热缺陷。

2、空位、填隙原子和杂质 空位：晶体内部的空格点就是空位。由于晶体中原子热运动，某些原子振动剧烈而脱离格点跑到表面上，在内部留下了空格点，即空位。 填隙原子：由于晶体中原子的热运动，某些原子振动剧烈而脱离格点进入晶格中的间隙位置，形成了填隙原子。即位于理想晶体中间隙中的原子。 杂质原子：杂质原子是理想晶体中出现的异类原子。 3、几种点缺陷的类型 弗仑克尔缺陷：原子（或离子）在格点平衡位置附近振动，由于非线性的影响，使得当粒子能量大到某一程度时，原子就会脱离格点，而到达邻近的原子空隙中，当它失去多余动能后，就会被束缚在那里，这样产生一个暂时的空位和一个暂时的填隙原子，当又经过一段时间后，填隙原子会与空位相遇，并同空位复合；也有可能跳到较远的间隙中去。若晶体中的空位与填隙原子的数目相等，这样的热缺陷称为弗仑克尔缺陷。 肖特基缺陷：空位和填隙原子可以成对地产生(弗仑克尔缺陷），也可以在晶体内单独产生。若脱离格点的原子变成填隙原子，经过扩散跑到晶体表面占据正

晶体结构与晶体缺陷

晶体结构与晶体缺陷 晶体是物质的一种固态形态，具有有序的排列结构。其内部的 原子、离子或分子按照一定的规律排列，形成晶体的结构。晶体 结构对于物质的性质和应用具有重要影响。然而，即使在完美的 晶体中，也难免存在一些缺陷。本文将以晶体结构与晶体缺陷为 主题，介绍晶体的基本结构和常见的晶体缺陷，探讨它们对于晶 体性质的影响。 一、晶体结构 晶体结构是晶体内部原子、离子或分子的有序排列方式。根据 晶体结构的不同，可以分为几种常见的晶体类型，包括立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系等。每种 晶体类型都有其特定的晶体结构特征和晶胞参数。 晶体结构的基本单位是晶胞，晶胞是由若干个晶体格点组成的 最小重复单元。晶格点是表示晶体结构的点，晶格点的排列规则 形成了晶体的结构。晶体结构中有各种键的存在，包括离子键、 共价键、金属键等，这些键的类型和强度直接影响晶体的性质。

二、晶体缺陷 即使是在完美的晶体中，也不可避免地存在着各种缺陷。晶体 缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种类型。 1. 点缺陷 点缺陷是晶体中原子、离子或分子的位置发生了偏离，形成了 缺陷点。常见的点缺陷包括晶格缺陷和间隙缺陷。 晶格缺陷是晶体中原子、离子或分子替换或缺失造成的缺陷。 替代缺陷发生在晶体中的一个位置被其他原子替换，导致原子数 量和类型的改变。缺失缺陷指的是晶体中的某个位置没有被原子、离子或分子占据。 间隙缺陷是晶体中晶格位置周围存在空隙或异位原子、离子或 分子的缺陷。空位缺陷是指晶格位置周围存在未被占据的空位， 而异位缺陷则是指晶体中的某个位置被不同类型的原子、离子或 分子占据。

晶体结构缺陷二

晶体结构缺陷 一、理想晶体perfect crystal: 晶体中的原子在三维空间呈周期性的规则排列。 实际晶体： 由于生长条件、原子热运动及材料加工过程中各种因素的影响，原子排列存在着偏离理想结构的区域。 晶体缺陷： 将晶体中原子偏离其平衡位置而出现不完成性的区域称为晶体的结构缺陷。 二、晶体缺陷的类型（Classification of defects） 1.点缺陷--零维缺陷(Point defects or zero-dimensional defects) 任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区。 空位（vacancy）(a)无原子的阵点位置(b)双空位 间隙原子(Self-interstitial)(c)挤入点阵间隙的原子 晶体中的原子时刻处于热振动中，由于热振动的无规则性，原子在某一瞬间可能获得较大的动能或较大的振幅而摆脱周围原子的约束而跳离平衡位置。 如果此原子是表面上的原子，它会脱离固体而蒸发掉，接着次表面的原子会

迁移到上述表面原子的空余位置，于是就在晶体内部形成一个晶格“空位”。 如果此原子是晶体内部的原子，它就会从平衡原子进入附近的点阵间隙中于是就在晶体中同时形成一个空位和一个间隙原子。 注意： ①位置关系强调形成缺陷时，基质晶体中正负离子格点数之比保持不变，并非原子个数比保持不变。 ②形成缺陷时，基质晶体中的原子数会发生变化，外加杂质进入基质晶体时，系统原子数增加，晶体尺寸增大；基质中原子逃逸到周围介质中时，晶体尺寸减小。 金属材料 空位数Nv与温度有关，温度升高，空位数增加。与空位形成能有关。 Nv——平衡态空位数量 N——原子位置的总数 △Qv—每增加一个空位的能量变化(形成能) T——热力学温度 k --玻耳兹曼常数;1.38×10-23J/K 在金属晶体中，挤进间隙的自间隙原子将对周围阵点引起较大的变形，原子明显大于间隙的空间，间隙出现的可能性小，浓度低，空位更常见，所有金属晶体都有空位。 Calculate the equilibrium number of vacancies per cubic meter for copper at 1000 °C.The energy for vacancy formation

合金材料的晶体缺陷与强度

合金材料的晶体缺陷与强度 合金作为一种重要的材料，具有较高的强度和优异的性能，广泛应 用于各个领域。然而，在合金的制备过程中，晶体缺陷是无法避免的。晶体缺陷的存在对合金的性能会产生一定的影响，并直接关系到合金 的强度。本文将对合金材料的晶体缺陷与强度进行探讨。 一、晶体缺陷的种类及其影响 晶体缺陷是指晶体结构中存在的与完美晶体结构不一致的部分。合 金材料中常见的晶体缺陷有点缺陷、面缺陷和体缺陷。这些晶体缺陷 会导致合金中的原子位置发生错位或者空隙，从而改变了合金的原子 排列和结构。 1. 点缺陷 点缺陷是指晶体中某个位置的原子缺失或者替代。常见的点缺陷有 原子间隙、空位和固溶体原子替代等。点缺陷的存在会导致原子结构 的不均匀，增加晶体网络的不规则性，从而降低了合金的强度。 2. 面缺陷 面缺陷是指晶体中某个平面上的原子排列出现错误，例如层错和晶界。面缺陷会对合金的强度和韧性产生显著影响。层错会导致晶体中 局部应力集中，容易引发晶体的滑移和断裂，从而降低了合金的强度。晶界则会导致晶体结构的边界变得复杂，阻碍了晶体的位错运动，增 加了合金的强度和硬度。

3. 体缺陷 体缺陷是指晶体内部出现的空隙、间隙等缺陷。这些缺陷会导致晶体结构的不完整，增加晶体中的缺陷密度，并对合金的机械性能产生明显的影响。体缺陷的存在会导致合金的变形行为变得复杂，从而影响了合金的强度和可塑性。 二、晶体缺陷与强度的关系 晶体缺陷的存在对合金的强度产生重要影响。晶体缺陷会导致原子结构的不均匀，且增加合金中的位错密度，从而使合金的屈服强度、抗拉强度和硬度等机械性能发生变化。 1. 位错的产生与强度 位错是晶体缺陷中最常见的一种形式。在合金中，位错的产生与晶体的滑移运动密切相关。当合金受到外力作用时，位错会迅速增多，通过滑移运动来平衡应力。位错密度增加会导致合金的强度增加，抵抗外力的作用。 2. 晶界的作用 晶界是晶体缺陷中较为明显的一种形式，也是合金中强度影响较大的因素之一。晶界会阻碍原子的位错运动并改变其运动路径，增加了合金的塑性变形阻力，从而提高了合金的屈服强度和硬度。 3. 沉淀物与晶体缺陷

晶体结构缺陷

第5章晶体缺陷 在二十世纪初叶，人们为了探讨物质的变化和性质产生的原因，纷纷从微观角度来研究晶体内部结构，特别是X射线衍射的出现，揭示出晶体内部质点排列的规律性，认为内部质点在三维空间呈有序的无限周期重复性排列，即所谓空间点阵结构学说。 前面讲到的都是理想的晶体结构，实际上这种理想的晶体结构在真实的晶体中是不存在的，事实上，无论是自然界中存在的天然晶体，还是在实验室（或工厂中）培养的人工晶体或是陶瓷和其它硅酸盐制品中的晶相，都总是或多或少存在某些缺陷，因为：首先晶体在生长过程中，总是不可避免地受到外界环境中各种复杂因素不同程度影响，不可能按理想发育，即质点排列不严格服从空间格子规律，可能存在空位、间隙离子、位错、镶嵌结构等缺陷，外形可能不规则。另外，晶体形成后，还会受到外界各种因素作用如温度、溶解、挤压、扭曲等等。 晶体缺陷：各种偏离晶体结构中质点周期重复排列的因素，严格说，造成晶体点阵结构周期势场畸变的一切因素。 如晶体中进入了一些杂质。这些杂质也会占据一定的位置，这样破坏了原质点排列的周期性，在二十世纪中期，发现晶体中缺陷的存在，它严重影响晶体性质，有些是决定性的，如半导体导电性质，几乎完全是由外来杂质原子和缺陷存在决定的，许多离子晶体的颜色、发光等。另外，固体的强度，陶瓷、耐火材料的烧结和固相反应等等均与缺陷有关，晶体缺陷是近三、四年国内外科学研究十分注意的一个内容。 根据缺陷的作用范围把真实晶体缺陷分四类： 点缺陷：在三维尺寸均很小，只在某些位置发生，只影响邻近几个原子。 线缺陷：在二维尺寸小，在另一维尺寸大，可被电镜观察到。 面缺陷：在一维尺寸小，在另二维尺寸大，可被光学显微镜观察到。 体缺陷：在三维尺寸较大，如镶嵌块，沉淀相，空洞，气泡等。 一、点缺陷 按形成的原因不同分三类： 1 热缺陷（晶格位置缺陷） 在晶体点阵的正常格点位出现空位，不该有质点的位置出现了质点（间隙质点）。 2 组成缺陷 外来质点（杂质）取代正常质点位置或进入正常结点的间隙位置。 3 电荷缺陷 晶体中某些质点个别电子处于激发状态，有的离开原来质点，形成自由电子，在原来电子轨