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3.离子晶体中的点缺陷
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空位是正常晶格格点上失去原子或离子后留下的空间；
● ○ ● ○ ● ○ ● ○ ○ ● □ ● ○ ● ○ ● 下面我们再来看一下离子晶体的点缺陷，与
金属相比有何区别呢？看一下各种缺陷的定义？
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杂质原子指进入晶格中的外来原子或离子；又可分为间
隙式、置换式；固溶体。
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2.点缺陷反应方程式的书写规则
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（1）位置平衡关系 亚晶格格点数比例保持不变 （2）质量平衡 两边质量平衡，电子、空穴、空位没有质量 （3）保持电中性 有效电荷数相等，左右两边不必都为零
* SrT iO3 Sr TiTi 3OO BaTiO3 * Ba
3.1 缺陷化学概述
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缺陷化学就是利用热力学和晶体化学原理来研究固 体材料中缺陷的产生、运动和化学反应的规律及 其对材料性能影响的一门学科。
在学习缺陷化学之前，先来了解一下什
么是缺陷化学，有什么用呢！ 缺陷化学是关于固体材料中缺陷的化学，它从理论 上定性、定量地把材料中的缺陷看作化学实体， 并用化学热力学的原理来研究缺陷的类型、生成、 浓度及平衡。
课程大纲
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1 绪 论
4 非晶态基础
2 晶体结构基础
5 固相反应
3 缺陷化学基础
6 烧结
第三章 缺陷化学基础（点缺陷）
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2 3 4
缺陷化学概述 点缺陷的分类 缺陷的准化学平衡 点缺陷的研究方法
本章特点：相对第一章来说，学起来容易，题难做！
热释电 – 红外探测器、热相仪 Pb(Zr,Sn,Ti)O_3 (Pb_(1-x)Sr_x)TiO_3 热敏 – 过流保护、过热保护 La-doped (Sr,Pb)TiO_3 不同施主掺杂对(Sr_(0.3)Ba_(0.7))TiO_3
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信息产业基石 --- 硅 --- 掺杂 --- 有一定导电性 --- 半导体
进入信息时代，当力学性能不再主导材料，电、磁
等性能浮出水面，材料的电、磁性能受原子间的化学 键、电子能级等影响较大，因而在原子数量级的结构 和组成很大程度上影响材料性能，掺杂也成了热门！
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微波通讯 – 高频电路（1M） – 高频电容 – 高介电常数 要求：有高介电常数、低介质损耗（弹性变形），常用以
BaTiO3或PbTiO3基固溶体为主晶相，小型大容量。
这类陶瓷在改善其性能时，一般通过掺杂来改变内部结构，
达到改变极化等性能的目的。 0.94[(Na_(0.96-x)K_xLi_(0.04))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_30.06Ba(Zr_(0.055)Ti_(0.945))O_3 ceramics
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如何用方程描述这一过程呢？
2.杂质缺陷
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杂质缺陷是指由外来杂质组分（原子、离子或基团）进
a 有效电荷，中性*，正电荷.，负电荷’ 有效电荷相当于缺陷及其四周围的总电荷减去 理想晶体中同一区域处的电荷之差。
克罗格－明克符号系统
D
a
写出缺陷符号M2+X2-，L3+,S2+
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2 11 ● 12 ● ○ ● □ ● ○ ○ ● ○ 8 ▲ 1 ○ □ ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● 5 ● ○ ● ○ ● △ ● ○ ● ○ 7 △ 3 ● 6 ○ ● ○ ● ○ ● ○ ▲ ○ ● 4 ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● ○ 9
2.金属晶体中的点缺陷
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● ● ● ● ● 先来看一下金属晶体中的点缺陷？ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● △ ● ●
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晶体中质点的分布 金属晶体中的点缺陷
离子晶体中的点缺陷
1.晶体中质点的分布
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理想晶格平面示意图
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○ ● ○ ● ○ ● ○ ● 质点 理解缺陷的前提是知道没有缺陷的晶体是什 格点（亚晶格） 么样的？理想晶格是什么样的呢？从具体到一 ● ○ ● ○ ● ○ ● ○ 般一下？ 空隙 ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● ● ○ ● ○ ● ○ ● ○
2.2.3 按点缺陷生成分类
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本征缺陷 杂质缺陷
非化学计量缺陷
借助对点缺陷的划分，理解一下缺陷的产生与方程？
1.本征缺陷
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本征缺陷处在晶格节点上的原子，由于热振动能量起伏，
有一部分会离开正常位置形成的缺陷， 又称为热缺陷。
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点缺陷的符号 点缺陷化学方程式书写规则
点缺陷反应举例
1.点缺陷的符号
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b 为了像化学一样研究点缺陷，就得像化学一 D 产生缺陷的原子的元素符号，空位V，e，h 样有一套“元素”符号，给各种点缺陷分类， 借以描述各种点缺陷的产生、反应等？ b 缺陷位置，格点原子元素符号,间隙I
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间隙原子进入晶格中正常格点之间的位置原子或离子。
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如何用方程描述这一过程呢？
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离子离开正常格点进入表面或界面而在晶体内部形成空位
所形成的缺陷称为肖特基缺陷
特点是由于晶体内部要保持电中性所以阳离子空位和阴离
子空位必然同时出现。
肖特基主要发生在阴阳离子相差不大的情况下
弗伦克尔缺陷指原子离开其正常格点进入间隙所形成的缺
陷。
特点是空位和间隙离子同时出现 根据形成缺陷离子的类型又可分为阳离子和阴离子弗伦克
尔缺陷，离子大小对弗伦克尔缺陷的形成很重要，如一方 堆积，一方半径比较小。
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研究方法：点缺陷及其浓度可用有关生成能和其
它热力学性质来描述，因而可在理论上定性和定 量地把点缺陷当作实物，用化学地原理来研究它， 这就是缺陷化学的方法，其研究对象为点缺陷， 不包括声子和激子。
研究内容：涉及到点缺陷的生成、平衡及反应，
以及点缺陷存在引起电子和空穴的变化，和对材 料固体性质的影响、如何控制材料中点缺陷的浓 度和种类等。
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缔合点缺陷多个占据相邻的位置。
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3.2.2 点缺陷的表示方法
(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3 [Bi_(0.5)(Na_(1-x)Ag_x)_(0.5)]_(1-y)Ba_yTiO_3
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压电陶瓷 – 水声换能、超声波 Pb_(0.95)Ba_(0.05)Nb_2O_6 (1-2x)PbNb_2O_(6-x)SrTiO_(3-x)TiO_2