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第四章 缺陷化学,4.1 理想晶体和实际晶体 对于理想晶体，其内部质点在三维空间严格按照空间格子规律作周期性重复排列 ，而实际晶体总有原子或离子并不按理想点阵排列，偏离了自己本来应该占据的位置。 现实当中也是找不出完美晶体的，实际晶体总是或多或少地存在着各式各样的缺陷。,对理想结构的偏离 质点进行热振动 产生声子和激子等 质点脱离其平衡位置 产生空位和填隙质点 外来杂质进入晶格,晶体结构中的缺陷对晶体物理化学性质的影响 半导体的导电性 晶体的颜色 固体的强度 扩散过程,4.2 点缺陷的热力学分析,在完整点阵结构的晶体中引入缺陷后能量的变化,S=klnW S：构型熵 k: 波尔兹曼常数 W：几率，正比于 1023 G=H-TS,在一定浓度范围内，缺陷的生成会导致系统吉布斯自由能的下降。,4.3 缺陷的分类,根据缺陷的大小、形状和作用范围分类 点缺陷 在三维方向上尺度都很小的缺陷。例如，空位、间隙原子、杂质原子等。 线缺陷 在一维方向上的缺陷，其它二维方向上尺度都很小。线缺陷又称位错。 面缺陷 在二维方向上伸展的缺陷。例如，晶界。 体缺陷 三维尺寸上都比较大的缺陷。例如，杂质团聚体和空洞 。,4.4 缺陷化学的发展历史,20世纪20年代 弗伦克尔提出了弗伦克尔缺陷模型；瓦格纳和肖脱基提出了肖脱基缺陷模型。 20世纪30年代 色心理论的提出 杂质缺陷的研究 20世纪40年代 半导体晶体管的发明对缺陷化学的促进。,缺陷化学：从理论上定性定量地把材料中的点缺陷看作化学实物，并用化学的原理来研究缺陷的产生、平衡及其浓度等问题的一门学科。,20世纪60年代 克罗格(Kroger)和明克（Vink）采用了一种分区近似的方法，首次求解得到晶体PbS中各类点缺陷的浓度以及缺陷浓度随平衡气相分压变化曲线。采用化学理论（化学反应平衡常数方程和质量作用定律）研究晶体缺陷获得成功。 20世纪70年代 克罗格和明克总结出了一套点缺陷的表示符号。 20世纪80年代 超导氧化物的研究。,4.5 缺陷化学的研究对象和内容,研究对象 点缺陷。包括点阵结点，空位、间隙原子、杂质原子导带中的电子和价带中的电子空穴等。不包括声子和激子。 研究内容 点缺陷的生成、点缺陷的平衡、点缺陷之间的反应、点缺陷的存在所引起
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