晶体学基础第六章1(免费阅读).ppt

* 第六章 晶体的缺陷与晶体的形成 晶体的缺陷 晶体生长的方式 晶核的形成 晶体生长的经典理论模型 影响晶体生长的外部因素 6.1 晶体的缺陷 晶体的缺陷： 在晶体结构中局部范围内，质点的排列偏离了晶体周期性结构的现象。 晶体缺陷的分类： 点缺陷：空位、间隙原子、杂质、错位 线缺陷：位错、点缺陷链 面缺陷：堆垛层错、晶界、相界、平移界面 体缺陷：沉淀、空洞、包藏杂质 一、点缺陷： （1）按位置与化学组成分类： 空位： 间隙原子; 杂质原子：替位杂质，间隙杂质 错位原子：存在于化合物中 （2）按形成原因分类： 热缺陷：弗兰克缺陷，肖特基缺陷，肖特基反型缺陷 动态平衡，浓度与温度有关，本征缺陷 （非化学计量结构缺陷：组成偏离化学计量比） 杂质缺陷：会造成晶格畸变，总价失衡 色心：能吸收某些光波而使晶体显色的点缺陷。(电子跃迁) 二、线缺陷： 位错，缺陷链 晶体滑移机制与位错模型 1. 滑移机制 一般情况下，滑移总是沿着原子最密集的方向进行，滑移面是原子面密度最大的晶面。 fcc结构，滑移沿着{111}晶面上的110方向进行。 若所有原子同时移动，则 实际上滑移所需应力 远小于理论计算值 位错 —— 晶体中已滑移区和未滑移区的交界线 2. 位错模型 位错在晶体中构成一个闭合的环或终止于晶体表面 刃型位错（棱位错）：位错线与滑移矢量垂直 正刃型位错，负刃型位错 螺型位错：位错线与滑移矢量平行 左螺旋型位错，右螺旋型位错 混合型位错：位错线与滑移矢量既不垂直也不平行 3. 位错的分类 滑移矢量：反映滑移的距离大小和方向。 柏氏矢量：还反映位错区发生畸变的大小和方向， 是位错的特征，区分于其他缺陷。 选择基向量； 设定位错线方向，作右手螺旋闭合回路——柏氏回路；所经区域无缺陷； 在无缺陷区域作同样的回路，由终点指向始点的矢量 ——柏氏矢量 刃型位错的运动 ——滑移，攀移 螺旋型位错的运动 ——滑移 混合型位错 棱柱位错 三、面缺陷： (1) 堆垛层错： (2) 晶界： 小角晶界： 10° 倾斜晶界： 对称的：刃位错平行排列 不对称的：刃位错相互垂直排列 扭转晶界：两组相互垂直的螺旋位错 (3) 相界： 共格相界 部分共各相界 非共各相界 6.2 晶体生长方式 晶体生长的热力学条件： 吉布斯自由能变 晶体生长方式： （1）由气相转变为晶体 热力学条件：蒸汽压过饱和 （2）由液相转变为晶体 从熔体中生长晶体：过冷 从溶液中生长晶体：溶液过饱和 （3）由固体转变为晶体 由非晶转变为晶体 由一种晶相转变为另一种晶相 6.3 晶核的形成 晶体生长过程：（从热力学亚稳态到稳态的转变） 成核阶段 + 晶体生长阶段 晶胚与临界晶核（胚）： 晶胚：流动相中的聚集体。 临界晶核：晶胚的半径等于临界半径的晶胚。 临界半径r*：长大与消失的几率均为1/2时，晶胚的半径 稳定晶核：晶核长大的几率为1， 。 *