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20世纪50、60年代，由于原子反应堆技术的进
展，高能粒子对固体的辐照效应引起了人们的重视，
进一步推动了对晶体点缺陷的深入研究。 20世纪70年代，由于点缺陷与位错的交互作用
对半导体的性能有很大影响，引起了人们对半导体
材料中点缺陷的注意，并采用核磁共振等现代测试
技术对点缺陷周围的状态（特别是电子结构状态）
理论上，晶体都是空间点阵式的结构。
但实际晶体的某些性能并不能完全用晶体的点阵结构 来解释，有许多的固体化合物并不符合定比或倍比的 关系。 如Fe1－xO
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所有的实际晶体，无论是天然的或人工合成 的都不是理想的完整晶体，它们都存在着对理想 空间点阵的偏离。
对于缺陷的认识与研究是固态化学的重要内
容之一，因为晶体缺陷与固体结构、组成、制备
点缺陷的名称

① 空位缺陷V（Vacancy）
② 杂质缺陷 该种原子的元素符号
③ 电子缺陷e（electron）
④ 空穴缺陷h（hole）
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点缺陷表示符号的形式：
x 中 性 点缺陷所带有效核电荷 正电荷 ’负电荷 缺陷在晶体中的占格位
点缺陷的名称

用被取代原子的元素符号表示 用i (interstitial) 表示缺陷处于晶格的间隙位置上
第三章
固体中的缺陷
1Leabharlann 平移对称性示意图平移对称性的破坏
对理想点阵的偏离造成晶体的不完整性，那些
偏离的地区或结构被称为晶体的缺陷。
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1895年，德国物理学家伦琴（W. C. Rontgen）发现X射线； 1912年，德国学者劳埃（Max Von Laue ）采用X射线衍射 法研究晶体结构。
使人们对晶体结构认识有了新的飞跃。
正常格位上的原子迁移到晶体表面，在晶体内部正常 格点上留下空位，生成肖特基（Schottky）缺陷。
肖特基缺陷可以存在于同 一个原子组成的晶体中； 也可以存在于离子晶体、共
价晶体和分子晶体。
特点： ① 对离子晶体，正负 离子空位同时产生； ② 晶体密度减小。
图3.2 肖特基缺陷
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（1）热缺陷 弗仑克尔缺陷和肖特基是热缺陷的两种基本类型。 对于非外来杂质原子的缺陷，称为本征缺陷（native dedects）
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（2）杂质缺陷
由于外来原子进入晶体而产生的缺陷。
如果杂质的含量在固溶体的溶解度极限之内，杂质缺
陷的浓度与温度无关。
当杂质含量一定时，温度变化对杂质浓度无影响。
杂质缺陷 间隙型杂质原子 取代型杂质原子 固溶体
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（3）非化学计量缺陷
有一些化合物，它们的化学组成会明显地随着周围 气氛的性质和压力的大小的变化而发生偏离化学计量组 成的现象，生成n型或p型半导体。 TiO2-x（x = 0~1），是一种n型半导体。
有一部分能量较大的原子偏离正常位置，进入间隙，变成
间隙子，并在原来的位置上留下一个空位，生成弗仑克尔
（Frenkel）缺陷。
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（1）热缺陷 是由一个间隙原子 （或离子）和一个空 位成对出现的一种缺 陷。
弗仑克尔缺陷特点：
① 空位和间隙成对产生 ；
② 晶体密度不变。
图3.1 弗仑克尔缺陷
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（1）热缺陷
晶体存在的各种缺陷包括从原子、电子水平的 缺陷到亚微观以至显微观等各个层次的缺陷。 晶体缺陷的种类繁多，分类方法各异，但均可
分为点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷和电子缺陷
五大类： ① 点缺陷。指缺陷的尺寸处在一两个原子大小
的量级。
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3.1 晶体结构缺陷的类型
② 线缺陷。指晶体结构中生成一维的缺陷，通常是指
工艺和材料的物理性质之间有着密不可分关系。
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研究缺陷的意义： 导电、半导体、发色（色心）、发光、扩散、 烧结、固相反应、催化… 它是材料科学的基础，表 现在以下三方面： ① 晶体缺陷与结构密切相关； ② 缺陷可直接影响到材料的物理性质； ③ 缺陷对材料的光学性质、电学性质等也有很 大的影响。
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3.1 晶体结构缺陷的类型
非化学计量缺陷也是一种重要的缺陷类型。
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3.2.2 缺陷的表示方法
晶体的点缺陷类型很多，在一定条件下，它们 还会像化学反应似的来进行表示。因此，表示各种 点缺陷采用方便的、统一的符号是非常重要的。 克罗格－文克（Kroger -Vink）符号 瑞斯（Rees）符号
瓦格纳（Wagner）符号
肖特基（Schottky）符号
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克罗格－文克符号规定： 在晶体中加入或去掉一个原子，可视为加入或 去掉一个中性原子，可避免判断键型的工作。 对于离子则认为分别加入或去掉电子。
如在NaCl 晶体中，如果取走一个Na+ ，晶格中多
了一个e ，形成带电的空位。
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点缺陷表示符号的形式：
x 中 性 点缺陷所带有效核电荷 正电荷 ’负电荷 缺陷在晶体中的占格位
进行了深入研究。
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点缺陷的基本特征：晶体中的一些原子被外界原子所
代替，或者留有原子空位等，这些变化破坏了晶体规
则的点阵周期性排列，并引起质点间势场的畸变。
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3.2.1 点缺陷的类型
点缺陷的分类有两种： 1. 按对理想晶格偏离的几何位置及成分来分类
（1）填隙子。原子或离子进入晶体中正常格点之间的 间隙位置，成为填隙原子或填隙离子，统称为填隙子。
位错。
③ 面缺陷。通常是指晶面或表面的缺陷。 ④ 体缺陷。指在三维方向上尺寸都比较大的缺陷。
⑤ 电子缺陷。指比原子大小更小的缺陷，主要是
导带电子和价带空穴；
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3.2 点 缺 陷
点缺陷是指缺陷的尺寸处在一两个原子大小的量级。 在晶体中可以呈热平衡状态存在。 点缺陷研究在理论和实际应用都有重大的意义。 点缺陷最早是1926年由弗伦克尔（Frenkel）为了 解释离子晶体导电的实验现象而提出来的。 1942年，塞兹（Seitg）等为了阐明扩散机制，研 究了金属中点缺陷的一些基本性质。
（2）空位。正常格点没有被原子或离子所占据，成为空
格点，称为空位。
（3）杂质原子。外来原子进入晶格，就成为晶体中的杂
质。
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3.2.1 点缺陷的类型
点缺陷的分类有两种： 2. 根据产生缺陷的原因分类
（1）热缺陷。由于原子热振动而产生的缺陷，称为热缺陷。
在没有外来原子时，由于晶格上原子的热振动的关系，
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点缺陷的名称： 1. 空位缺陷V（Vacancy） 如在有序结构的Cu3Au合金中，如果合金中处 在Cu或Au的空位，则可表示为 VCu，VAu