4. 自由电子（electron）与电子空穴 (hole） 分别用e，和h ·来表示。其中右上标中
的一撇“，”代表一个单位负电荷，一个 圆点“ ·”代表一个单位正电荷。
5.带电缺陷
在NaCl晶体中，取出一个Na+离子，会 在原来的位置上留下一个电子e，，写成 VNa’ ，即代表Na+离子空位，带一个单位 负电荷。同理，Cl－离子空位记为VCl ·， 带一个单位正电荷。
热缺陷浓度与温度的关系:温度升高时，热缺 陷浓度增加
（a）弗仑克尔缺陷的形成 （空位与间隙质点成对出现）
（b）单质中的肖特基缺陷的 形成
热缺陷产生示意图
2.杂质缺陷
定义:亦称为组成缺陷，是由外加杂质的引 入所产生的缺陷。
特征:如果杂质的含量在固溶体的溶解度范 围内，则杂质缺陷的浓度与温度无关。
杂质缺陷对材料性能的影响
（2）质量平衡：与化学反应方程式相同， 缺陷反应方程式两边的质量应该相等。需 要注意的是缺陷符号的右下标表示缺陷所 在的位置，对质量平衡无影响。
（3）电中性：电中性要求缺陷反应方程式 两边的有效电荷数必须相等。
2.缺陷反应实例
（1）杂质（组成）缺陷反应方程式──杂质 在基质中的溶解过程
杂质进入基质晶体时，一般遵循杂质的正 负离子分别进入基质的正负离子位置的原 则，这样基质晶体的晶格畸变小，缺陷容 易形成。在不等价替换时，会产生间隙质 点或空位。
杂质 基质 产生的各种缺陷
1.写缺陷反应方程式应遵循的原则
与一般的化学反应相类似，书写缺陷反应方程 式时，应该遵循下列基本原则：
（1）位置关系 （2）质量平衡 （3）电中性
（1）位置关系：
在化合物MaXb中，无论是否存在缺陷， 其正负离子位置数（即格点数）的之比 始终是一个常数a/b，即：M的格点数/X 的格点数a/b。如NaCl结构中，正负离 子格点数之比为1/1，Al2O3中则为2/3。
(a)空位
(b)杂质质点
(c)间隙质点
晶体中的点缺陷
2.线缺陷（一维缺陷）
指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、 规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺寸在一维方 向较长，另外二维方向上很短。如各种位错 （dislocation）
线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密 切相关。
(a)
(b)
图2-2 (a) 刃位错 (b)螺位错
一、按缺陷的几何形态分类
1. 点缺陷 2. 线缺陷 3. 面缺陷 4. 体缺陷
1.点缺陷（零维缺陷） 缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方
向上缺陷的尺寸都很小。
包 括 ： 空 位 （ vacancy ） 、 间 隙 质 点 （interstitial particle）、杂质质点（foreign particle） 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高 温动力学过程等有关。
(b)
面缺陷－共格晶面 面心立方晶体中{111}面反映孪晶
二、按缺陷产生的原因分类
1. 热缺陷 2. 杂质缺陷 3. 非化学计量缺陷 4. 其它原因，如电荷缺陷，辐照缺陷等
1.热缺陷
定义:热缺陷亦称为本征缺陷，是指由热起伏 的原因所产生的空位或间隙质点（原子或 离子）。
类型:弗仑克尔缺陷（Frenkel defect）和肖 特基缺陷（Schottky defect）
注意：
一． 位置关系强调形成缺陷时，基质晶体中正负离子格点 数之比保持不变，并非原子个数比保持不变。
二． 在上述各种缺陷符号中，VM、VX、MM、XX、MX、 XM等位于正常格点上，对格点数的多少有影响，而 Mi、Xi、e，、h·等不在正常格点上，对格点数的多少 无影响。
三． 形成缺陷时，基质晶体中的原子数会发生变化，外加 杂质进入基质晶体时，系统原子数增加，晶体尺寸增 大；基质中原子逃逸到周围介质中时，晶体尺寸减小。
其余的缺陷VM、VX、Mi、Xi等都可以加上对应于原阵点位置 的有接近到一定程度 时，在库仑力作用下会缔合成一组或一群， 产生一个缔合中心， VM和VX发生缔合,记 为（VMVX）。
二、缺陷反应表示法
对于杂质缺陷而言，缺陷反应方程式的一般式：
一、点缺陷的符号表征:Kroger-Vink符号
以MX型化合物为例：
1.空位（vacancy）用V来表示，符号中的右下标表示缺陷所在 位置，VM含义即M原子位置是空的。
2.间隙原子（interstitial）亦称为填隙原子，用Mi、Xi来表示， 其含义为M、X原子位于晶格间隙位置。
3. 错位原子 错位原子用MX、XM等表示，MX的含义是M原子 占据X原子的位置。XM表示X原子占据M原子的位置。
3.非化学计量缺陷
定义:指组成上偏离化学中的定比定律所形成的缺陷。 它是由基质晶体与介质中的某些组分发生交换而 产生。如Fe1－xO、Zn1+xO等晶体中的缺陷。
特点:其化学组成随周围气氛的性质及其分压大小而 变化。是一种半导体材料。
4. 其它原因，如电荷缺陷，辐照缺陷等
2.2点缺陷
本节介绍以下内容： 一、点缺陷的符号表征：Kroger-Vink符号 二、缺陷反应方程式的写法
3.面缺陷
面缺陷又称为二维缺陷，是指在二维方 向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排 列而产生的缺陷，即缺陷尺寸在二维方向 上延伸，在第三维方向上很小。如晶界、 表面、堆积层错、镶嵌结构等。
面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性 有关。
面缺陷－晶界
面缺陷－堆积层错 面心立方晶体中的抽出型层错(a)和插入型层错
即：VNa’=VNa＋e，，VCl ·=VCl＋h·。
其它带电缺陷：
1)CaCl2加入NaCl晶体时，若Ca2+离子位于Na+离子位置上， 其缺陷符号为CaNa ·，此符号含义为Ca2+离子占据Na+离子位 置，带有一个单位正电荷。 2)CaZr,,表示Ca2+离子占据Zr4+离子位置，此缺陷带有二个单位 负电荷。
晶体结构缺陷
缺陷的含义：通常把晶体点阵结构中周期性 势场的畸变称为晶体的结构缺陷。
理想晶体：质点严格按照空间点阵排列。 实际晶体：存在着各种各样的结构的不完 整性。
缺陷对材料性能的影响
2.1晶体结构缺陷的类型
分类方式：
几何形态：点缺陷、线缺陷、面缺陷等
形成原因：热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷
等