厦门大学 材料科学基础（二） 第四章-2 缺陷化学 点缺陷的类型及表示方法

4.6点缺陷的类型及示方法根据对理想晶格偏离的几何位置及成分分类填隙质点原子（或离子）进入晶体中正常结点之间的间隙位置，成为填隙原子（或离子）。空位正常结点没有被原子或离子所占据，成为空结点。杂质质点由于外来杂质原子（或离子）进入晶格而产生。根据缺陷产生的原因分类热缺陷处在晶格结点上的原子，由于热振动的能量起伏，有一部分会离开正常位置，而造成的缺陷。热缺陷是材料固有的缺陷，是本征缺陷的主要形式。根据缺陷所处的位置，又分为弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。杂质缺陷由于外来杂质质点进入晶格内而产生的缺陷。非化学计量缺陷某些化合物的化学组成会明显的随着周围气氛的性质和分压大小的变化而偏离化学计量组成，这种由组成上的非化学计量化造成的空位、间隙原子以及电荷转移，会使晶体的完整性受到破坏，也即产生了缺陷。电子缺陷和带电缺陷由于点缺陷的存在，导致在导带中有电子，而在价带中带有电子空穴。这类电子和空穴也是一种缺陷，总称为电子缺陷。电子或电子空穴被束缚在缺陷位置上，形成一个附加电场，往往能引起晶体中周期性势场畸变，改变晶体的一些性质，故称它们为带电缺陷。弗仑克尔缺陷在晶格热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置后，挤到晶格间隙位置，成为填隙原子，而在原来的位置上留下一个空位，这种缺陷称为弗仑克尔缺陷。氯化钠的晶体结构萤石(CaF2)型结构［CaF8］和［FCa4］多面体图肖特基缺陷肖特基缺陷：正常结点上的原子/离子，在能量起伏过程中获得足够的能量后，离开平衡位置迁移到晶体表面正常结点位置，在原来的位置上留下空位。肖特基缺陷一般在结构比较紧密，没有较大空隙的晶体中或在阴、阳离子半径相差较小的晶体中比较容易形成肖特基缺陷。杂质缺陷杂质缺陷　(a)置换型；(b)填隙型杂质缺陷是指由外来杂质原子（离子）而引入的各种缺陷晶格畸变的几种情况(a)、(b)置换型；(c)填隙型；(d)产生空位杂质原子（离子）可以使原有晶体的晶格发生局部畸变电子缺陷和带电缺陷电子和空穴在它们的附近形成了一个附加的电场，引起了周期势场的畸变，造成了晶体的不完整性。4.7点缺陷和缺陷反应的表示所带有效电荷缺陷名称在晶体中的位置克罗格-明克（Kroger-Vink）符号空位缺陷：用V表示。VMVxVNaVCl填隙原子：角标i表示间隙位置。MiXiNaiCli错位原子：Mx表示M原子被错放到X位置上。KNa取代原子：LM表示L处在M的位置上，Li表示L处在间隙位置上。CaMg电子缺陷：用e′表示。空穴缺陷：用h·表示。带电缺陷：间隙离子：Nai·Cai··Cli’离子空位：VNa’VCl·VNa′⇌VNa+e′和　VCl·⇌VCl+h·杂质离子：CaNa·CaZr’’FeFe·FeFe’缔合中心：VNa′+VCl·（VNa′VCl·）无缺陷状态：用0来表示。