第一章晶体结构缺陷

第一章晶体结构缺陷第1页，共13页，2023年，2月20日，星期三2、书写缺陷反应式应遵循的原则3、缺陷浓度计算4、固溶体的分类及形成条件5、研究固溶体的方法第一章习题课1、缺陷的分类6、非化学计量化合物第2页，共13页，2023年，2月20日，星期三点缺陷热缺陷

杂质缺陷非化学计量结构缺陷（电荷缺陷）Frankel缺陷Schttyq缺陷第3页，共13页，2023年，2月20日，星期三非化学计量化合物类型：阳离子填隙型阴离子间隙型阳离子空位型阴离子缺位型第4页，共13页，2023年，2月20日，星期三

2－6(a)在CaF2晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV，Schttky缺陷的生成能为5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？(b)如果CaF2晶体中，含有10－6的YF3杂质，则在1600℃时，CaF2晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。解：(a)由题可知，Frankel缺陷形成能<Schttky缺陷的生成能由知，Frankel缺陷浓度高，因而是主要的。(b)由此可知而在1873K时所以此时热缺陷占优势。在298K时，在1873K时，第5页，共13页，2023年，2月20日，星期三2－7试写出下列缺陷方程第6页，共13页，2023年，2月20日，星期三2－9高温结构材料Al2O3可以用ZrO2来实现增韧，也可以用MgO来促进Al2O3的烧结。(a)如加入0.2mol%ZrO2,试写出缺陷反应式和固溶分子式。(b)如加入0.3mol%ZrO2和Xmol%MgO对进行复合取代，试写出缺陷反应式、固溶分子式及求出X值。所以固溶分子式为：Al1.998Zr0.002O3.001解：(a)缺陷反应式：2:2:10.002:0.002:0.001(b)缺陷反应式为2:2:1

X:X:X/2复合取代反应式为1:11:1:1/2:1/20.3%:X0.3%:X:X/2:0.15%根据电中性原则X＝0.3%所以固溶分子式为Al1.994Zr0.003Mg0.003O3第7页，共13页，2023年，2月20日，星期三2－11非化学计量化合物FexO中，Fe3+/Fe2+＝0.1,求FexO中空位浓度及x值。

分析：FexO是Fe2O3溶解在FeO中的非化学计量化合物，先写出缺陷方程式，然后根据Fe3+/Fe2+＝0.1计算。解：缺陷反应式：1:2:1a:2a:a其化学式为：Fe1－2a－aFe2aO2a/1－3a＝0.1

a=0.044

X＝1－a＝0.956注：1＋X为正常结点数。第8页，共13页，2023年，2月20日，星期三补充：

1、用ZrO2和0.25molCaO制成固溶体，测得晶胞参数

a0＝0.5153nm，密度为＝5.184g/cm3，ZrO2为萤石结构，问主要缺陷形式是何种？分析：写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式，然后计算相应的理论密度，最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式。解：缺陷反应式2:1:10.25:0.125:0.125固溶分子式：Zr0.875Ca0.25O2

1:1:10.25:0.25:0.25固溶分子式：Zr0.75Ca0.25O1.75或比较d与，看谁与接近即为所对应的缺陷类型。第9页，共13页，2023年，2月20日，星期三2、一块金黄色的人造刚玉，化学分析结果认为，是在Al2O3中添加了0.5mol％NiO和0.02mol%Cr2O3。试写出缺陷反应方程(置换型)及化学式。解：缺陷反应式为2:2:10.5%:0.5%:0.25%1:20.02%:0.04%固溶体的化学式为：

Al2－0.5％－0.04%Ni0.5%Cr0.04%O3－0.25%

即Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975第10页，共13页，2023年，2月20日，星期三3、填空题(1)晶体产生Frankel缺陷时，晶体体积

，晶体密度

；而有Schtty缺陷时，晶体体积

,晶体密度

。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，

是主要的；两种离子半径相差大时，

是主要的。(2)AgBr在适当温度时产生Frankel缺陷时，用缺陷反应表示为

，[Agi.]=

；在MgO中形成Schtty缺陷时，缺陷反应式为

，＝

。(3)少量CaCl2在KCl中形成固溶体后，实测密度值随Ca2+离子数/K＋离子数比值增加而减少，由此可判断其缺陷反应式为

。(4)写出缺陷反应式第11页，共13页，2023年，2月20日，星期三答案：(1)不变不变变大变小Schtty缺陷Frankel缺陷(2)