固体物理第四章晶体的缺陷

固体物理第四章晶体的缺陷第一页，共四十一页，2022年，8月28日点缺陷Frenkel缺陷Schotty缺陷替位式杂质原子Schottky缺陷第二页，共四十一页，2022年，8月28日色心第三页，共四十一页，2022年，8月28日线缺陷——位错刃位错螺位错为了使结合部的原子尽可能地规则排列，就每隔一定距离多生长一层原子第四页，共四十一页，2022年，8月28日位错的形成过程第五页，共四十一页，2022年，8月28日第六页，共四十一页，2022年，8月28日第七页，共四十一页，2022年，8月28日面缺陷ABCABCABC…ABCABCBCABC…A、B、C都是原子层从某一晶面开始，晶体两部分发生了滑移第八页，共四十一页，2022年，8月28日4.2位错缺陷的性质（1）晶体的一部分相对于另一部分的滑移，实际是位错线的移动；（2）位错线的移动是逐步进行的；(3)使位错线移动的切应力较小。第九页，共四十一页，2022年，8月28日第十页，共四十一页，2022年，8月28日为什么会是台阶？第十一页，共四十一页，2022年，8月28日4.3热缺陷的统计理论假设：只有热缺陷，且是Frenkel缺陷。唯象：（1）间隙原子从一个间隙位置跳到另一个间隙位置，（2）一旦落入与空位相邻的间隙位置，它会立即与空位复合，又变成一个正常格点上的原子。（3）Frenkel空位也在运动，即空位最近邻格点上的原子会跳到空位位置，等价于空位跳跃了一步。空位跳跃的方向可以看为填补该空位的原子跳跃的反方向。第十二页，共四十一页，2022年，8月28日热缺陷的产生热缺陷产生的方式：主要是格点上的原子进入间隙变成间隙原子。影响热缺陷的数目还涉及到间隙原子进入空位复合。第十三页，共四十一页，2022年，8月28日（1）温度一定时，热缺陷的产生和复合达到平衡；热缺陷的统计数目一定。（2）热缺陷在晶体内均匀分布。（3）晶体内N个原子，n1个空位，n2个间隙原子，则，一个空位在单位时间内从一个格点跳到相邻格点上的几率：P=n1/N空位从一个格点跳到相邻格点所需要等待的时间热缺陷的产生几率填隙原子从一个间隙位置跳到下一个间隙位置所要等待的时间第十四页，共四十一页，2022年，8月28日一个正常格点上的原子成为填隙原子所需等待的时间第十五页，共四十一页，2022年，8月28日相邻原子越过一定的势垒跳到空位上的次数第十六页，共四十一页，2022年，8月28日第十七页，共四十一页，2022年，8月28日空位与填隙原子的复合率第十八页，共四十一页，2022年，8月28日第十九页，共四十一页，2022年，8月28日填隙原子的复合率单位时间内一个原子由正常格点跳到间隙原子位置变成填隙原子的几率为：第二十页，共四十一页，2022年，8月28日类似地：第二十一页，共四十一页，2022年，8月28日热缺陷的数目热力学系统的自由能：F=U-TS第二十二页，共四十一页，2022年，8月28日第二十三页，共四十一页，2022年，8月28日由于N>>n,N’>>n第二十四页，共四十一页，2022年，8月28日第二十五页，共四十一页，2022年，8月28日第二十六页，共四十一页，2022年，8月28日4.4缺陷的扩散扩散方程：一维：第二十七页，共四十一页，2022年，8月28日不同的边界条件不同的解第二十八页，共四十一页，2022年，8月28日扩散的微观机制：布朗运动第二十九页，共四十一页，2022年，8月28日晶体中粒子扩散的方式:(1)以填隙原子的方式进行；（2）借助于空位进行扩散；（3）两种方式同时进行。空位机构：对于简单格点：第三十页，共四十一页，2022年，8月28日填隙原子机构第三十一页，共四十一页，2022年，8月28日第三十二页，共四十一页，2022年，8月28日第三十三页，共四十一页，2022年，8月28日杂质原子的扩散第三十四页，共四十一页，2022年，8月28日4.5离子晶体的热缺陷在外场中的迁移第三十五页，共四十一页，2022年，8月28日四种缺陷的总电流：第三十六页，共四十一页，2022年，8月28日第三十七页，共四十一页，2022年，8月28日第三十八