第三章 晶体结构缺陷
材料科学基础
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第三章 晶体结构缺陷
缺陷的含义：在实际晶体中，由于诸多因素的影响如冷热 加工过程、杂质等导致其结构基元（原子、离子等）的排 列不可能象理想的点阵结构那样完美，在各种尺度上都可
能存在着结构的不完整性(偏离)。通常我们将这些不完整的
区域称为晶体结构缺陷
晶体结构缺陷在材料组织控制（如扩散、相变、烧结等） 和性能控制（如光学、电学、力学等）中具有非常重要
的作用
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第三章 晶体结构缺陷
缺陷研究意义的一个实例：
在恶性肿瘤放射性化疗过程中，如何保护正常细
胞免受射线辐照的损伤？
在正常细胞中注入CeO2纳米晶，这种纳米晶可以视 为非化学计量化合物，一种典型的点缺陷。它能吸 收照射的射线从而免于正常细胞的损伤。
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第三章 晶体结构缺陷
晶体结构缺陷的类型：
按 缺 陷 的 几 何 形 态 分 类
点缺陷(Point Defects)
在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。 如空位、间隙原子、异类原子等。
划分 缺 陷 原则 类 型
线缺陷(Line Defects)
在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上 尺寸较大的缺陷。主要是各种位错。
面缺陷(Surface Defects)
在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺 寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。
体缺陷(Bulk Defects)
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在局部的三维空间上尺寸较大的缺陷。如第二 相离子团、空位团等。
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第三章 晶体结构缺陷
OUTLINES
（1）点缺陷（重点）
（2）固溶体（重点）
（3）非化学计量化合物
（4）线缺陷（简介）
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第三章 晶体结构缺陷
第一节 点缺陷
Point Defects
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第三章 晶体结构缺陷
一、点缺陷的类型
划分标准之一：由缺陷的几何位臵及成分划分 空位(Vacancy):理想点阵结构中的正常结点没有被质点占据
间隙质点(Interstitial Particle): 质点进入了正常晶格的间隙位 臵 杂质质点(Foreign Particle):外来质点进入正常结点位臵或晶 格间隙处 色心(Color Centre)
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第三章 晶体结构缺陷
划分标准之二：由产生缺陷的原因划分 热缺陷 (Thermal Defects):由热起伏的原因所产生的空位或间 隙质点，也称为本征缺陷。包括Frankel Defects和Schottky
Defects两种
Frankel缺陷的产生示意图 Schottky缺陷的产生示意图
缺陷的浓度与形成能、温度等因素有关，且缺 陷的产生和复合始终处于动态平衡
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第三章 晶体结构缺陷
Schottky Defects Frankel Defects 质点离开正常格点 正常格点上的质点由于 形成 后进入晶格间隙位 热运动跃迁到晶体表面 臵
