前面文章講述的晶體結構都是理想結構,這種結構只在特殊條件下才能得到。實際晶體,大都存在結構的缺陷,這些缺陷對晶體的一些物理性質,如電性、磁性、光學性及機械性能等產(chǎn)生重要影響。晶體缺陷通常有點缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。
熱缺陷是較普遍的一種點缺陷。熱缺陷是由于晶體中原子或離子的熱運動造成的。熱缺陷的數(shù)量與溫度有關,溫度越高,造成缺陷的機會越多。晶體中熱缺陷有兩種形態(tài):一種是肖脫基(Schootty)缺陷,另一種是弗侖克爾(Frenkel)缺陷。
肖脫基缺陷
如圖4-38所示,靠近近表面層的陰、陽離子由于熱運動跑到晶體表面或晶界位置上,形成一層新的界面,產(chǎn)生空位。然后,內(nèi)部鄰近的離子進入這個空位,這樣逐步進行而造成缺陷。
弗侖克爾缺陷
如圖4-39所示,一種離子脫離平衡位置擠入晶體間隙位置,形成間隙離子,原來位置形成空位。這種缺陷的特點是間隙離子與空位成對出現(xiàn)。
由于晶體缺陷引起格點發(fā)生畸變,使正常晶體結構受到一定程度的破壞,從而導致晶體的某些性質發(fā)生變化。例如,對于金屬晶體來說,由于缺陷引起晶格畸變使電阻率增大,導電性能下降,而對于半導體材料而言,晶體的某些缺陷卻會增加半導體的電導率。
實踐中,我們經(jīng)常利用缺陷,使晶體具有某些特殊性質。例如,摻雜常引起缺陷,向ZnS晶體中摻進少量AgCl后,在電子射線激發(fā)下,可發(fā)射波長為450nm的熒光,是彩色電視屏幕上的藍色熒光粉。
此外,實際應用的固體多是多晶體,它是由許多微小的單晶體組成,而這些單單晶體在堆砌時晶面常出現(xiàn)相互傾斜,不能實現(xiàn)格點嚴格的周期性排列,使得多晶體的結構常偏離理想晶體。
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