圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台3.1复习笔记一、点缺陷1．点缺陷的定义点缺陷是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。2．点缺陷的特征尺寸范围约为一个或几个原子尺度，故称零维缺陷，包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子。3．点缺陷的形成晶体中，位于点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定限度时，就可能克服周围原子对它的制约作用，跳离其原来的位置，使点阵中形成空结点，称为空位。离开平衡位置的原子有四个去处：（1）迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，而使晶体内部留下空位，称为肖特基（Schottky）缺陷；（2）挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原子，则称为弗仑克尔（Frenkel）缺陷；（3）跑到其他空位中，使空位消失或使空位移位；（4）在一定条件下，晶体表面上的原子也可能跑到晶体内部的间隙位置形成间隙原子。1/20圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台图3-1晶体中的点缺陷（a）肖特基缺陷4．点缺陷的平衡浓度（1）点缺陷存在的影响①造成点阵畸变，使晶体的内能升高，降低了晶体的热力学稳定性；②由于增大了原子排列的混乱程度，并改变了其周围原子的振动频率，引起组态熵和振动熵的改变，使晶体熵值增大，增加了晶体的热力学稳定性。晶体组态熵的增值为：（b）弗伦克尔缺陷（c）间隙原子是其最小，即则，式中，Qf为空位形成能，单位为J/mol，R为气体常数，R＝8.31J/（mol·K）。（2）点缺陷浓度的几个特点对离子晶体而言，无论是Schottky缺陷还是Frenkel缺陷均是成对出现的事实；同时离子晶体的点缺陷形成能一般都相当大，故在平衡状态下存在的点缺陷浓度是极其微小的。2/20圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台二、线缺陷1．位错的定义晶体中某一列或若干列原子有规律的错排。2．线缺陷的特征在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称一维缺陷。3．位错（1）位错的分类①刃型位错：晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半排原子面。a．刃型位错有一个额外的半原子面，把多出的半原子面在滑移面上边的称为正刃型位错，记为“⊥”；而把多出在下边的称为负刃型位错，记为“Τ”；b．刃型位错线可理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线；c．滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其他面上不能滑移；d．刃型位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变；e．位错线周围的过渡区（畸变区）每个原子具有较大的平均能量；②螺型位错：位错线附近的原子是按螺旋形排列的，所以把这种位错称为螺型位错。a．螺型位错无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的；b．根据位错线附近呈螺旋形排列的原子的旋转方向不同，螺型位错可分为右旋和左旋；c．位错线与滑移矢量平行，位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直；d．滑移面不是唯一的，凡是包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面；e．位错线周围的点阵也发生了弹性畸变，平行于位错线的切应变而无正应变，则不会引起体积膨胀和收缩，且在垂直于位错线的平面投影上，看不到原子的位移，看不出有缺陷；3/20圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台www.100xuexi.comf．螺型位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少。图3-2螺型位错③混合位错：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。（2）柏氏矢量①定义：描述位错实质的物理量，反映出柏氏包含的位错所引起点阵畸变的总积累。刃型位错：b?ξ=0右螺旋位错：b?ξ=b左螺旋位错：b?ξ=-b
混合型：分解为螺型分量和刃型分量图3-3三种类型位错的主要特征②主要特征a．位错周围的所有原子，都不同程度地偏离其平衡位置；b．伯氏矢量与回路起点和具体途径无关，具有守恒性；4/20圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台c．一根位错线具有唯一的伯氏矢量；d．若一个伯氏矢量为b的位错可以分解为伯氏矢量分别为b1，b2，…，bn的n个位错，则分解后各位错伯氏矢量之和等于原位错的伯氏矢量；e．位错在晶体中不能中断于晶体内部，这种性质称为位错的连续性。③表示方法a．伯氏矢量的大小和方向可以用它在晶轴上的分量，即点阵矢量a，b和c来表示。对于立方晶系晶体，由于a＝b＝c，故可用与伯氏矢量b同向的晶向指数来表示；b．如果一个伯氏矢量b是另外两个伯氏矢量b1=按矢量加法法则有：aa
[ulv1w1],b2=[u2v2w2]之和，则nna
=[u1+u2,v1+v2,w1+w2]nc．用b=a22u＋v＋w2来表示位错的强度，称为伯氏矢量的大小或模；nd．同一晶体中，伯氏矢量越大，表明该位错导致点阵畸变越严重，所处的能量也越高；e．能量较高的位错通常倾向于分解为两个或多个能量较低的位错：b1→b2+b3，并满足b1>b2+b3以使系统的自由能下降。（3）位错的运动：滑移和攀移①滑移：是在外加切应力的作用下，通过位错中心附近的原子沿伯氏矢量方向在滑移面上不断地作少量的位移（小于一个原子间距）而逐步实现的。2225/20
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