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《晶体缺陷》课件目录•晶体缺陷概述•点缺陷•线缺陷•面缺陷•体缺陷•晶体缺陷的检测与表征01晶体缺陷概述晶体缺陷的定义0102晶体缺陷是指晶体中原子或分子的排列偏离了理想晶体结构的区域,晶体缺陷的存在会影响晶体的物理、化学和机械性能,从而影响材料这些区域可以是空位、间隙原子、错位等的应用范围和性能晶体缺陷的分类点缺陷线缺陷指晶体中只涉及到少数原子的缺陷,如指晶体中沿着某一特定方向连续存在的空位、间隙原子等缺陷,如位错面缺陷体缺陷指晶体中在某一平面上聚集的缺陷,如指在晶体中三维空间内连续存在的缺陷,晶界、相界等如气泡、杂质等晶体缺陷的形成原因010203热力学原因动力学原因外部因素在高温或低温下,由于热涨落或热收缩,在晶体生长或变形过程中,由于原子或分如杂质、温度梯度、应力等外部因素也会晶体中的原子或分子的排列容易偏离理想子的迁移率不同,容易形成各种晶体缺陷影响晶体缺陷的形成和分布结构,形成各种晶体缺陷02点缺陷定义与特点0102定义特点点缺陷是指晶体中只涉及到很小的局部区域的缺陷,通常只涉及到几点缺陷在晶体中占据很小的体积,但由于其存在,会导致周围的原子个或几十个原子排列出现扭曲或错位,从而影响晶体整体的性质形成机制热缺陷杂质缺陷辐射缺陷由于晶体中的原子或分子的热振晶体中的杂质原子可能会取代晶晶体受到高能射线或中子的辐照动,当温度升高时,原子或分子格中的正常原子,或者占据晶格时,可能会使原子发生位移或产的运动速度加快,可能会导致原中的间隙位置,形成杂质缺陷生空位和间隙原子,形成辐射缺子错位或空位、间隙原子的形成陷对材料性能的影响力学性能01点缺陷的存在可能会导致晶体在受力时容易发生塑性变形,降低材料的强度和硬度物理性能02点缺陷对材料的热学、电学和磁学等物理性能也有显著影响例如,在金属导体中,点缺陷可能导致电阻的增加;在半导体材料中,点缺陷可能会影响其导电性能和光电性能化学性能03点缺陷可能会影响晶体对化学物质的吸附和反应活性,从而影响其化学性质例如,在催化剂中,点缺陷可能会提高其催化活性03线缺陷定义与特点定义线缺陷是指晶体中沿某一特定方向的原子或分子的缺失或错排,导致在该方向上出现间断或错排的原子列或分子列特点线缺陷通常具有方向性,只在一维方向上存在缺陷,对晶体结构的影响较小形成机制热力学机制在晶体生长或退火过程中,由于温度变化或化学势变化,导致原子或分子的迁移和重新排列,形成线缺陷动力学机制在晶体受到外力作用时,原子或分子的运动受到阻碍,形成线缺陷对材料性能的影响力学性能光学性能线缺陷的存在会影响材料的强度和韧线缺陷可以影响材料的光学性能,如性,因为它们是晶体中的薄弱环节,折射率、光谱等,因为它们可以改变容易引发裂纹扩展光子在晶体中的传播路径和能量电学性能线缺陷可以影响材料的导电性和电阻率,因为它们可以成为电子的散射中心或传输通道04面缺陷定义与特点定义面缺陷是指晶体中某些晶面上的原子排列出现异常,与周围晶面上的原子排列不连续特点面缺陷通常是由于晶体生长过程中外部条件的变化或内部应力作用而形成的它们通常存在于晶体的表面或界面上,对晶体的物理和化学性质产生影响形成机制晶体生长过程中,由于温度、压在晶体内部,由于应力作用,某面缺陷的形成还可能与晶体中的力等外部条件的变化,导致晶体些晶面上的原子排列可能会出现杂质、位错等其他缺陷有关表面上的原子排列出现不稳定性,扭曲或错位,形成面缺陷从而形成面缺陷对材料性能的影响面缺陷的存在会影响晶体的光学、电面缺陷对晶体机械性能的影响也比较学和热学等物理性质例如,在半导显著例如,在陶瓷材料中,面缺陷体晶体中,面缺陷可能导致载流子输可能导致材料强度的降低和脆性的增运性能的降低加面缺陷还可能影响晶体的化学稳定性例如,在金属晶体中,面缺陷可能成为腐蚀的起始点,降低晶体的耐腐蚀性05体缺陷定义与特点定义晶体缺陷是指晶体内部结构的不完整性,包括点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷等特点晶体缺陷会影响晶体的物理、化学和机械性能,如导电性、热导率、机械强度等形成机制形成过程晶体缺陷的形成与晶体生长、冷却、杂质等因素有关在晶体生长过程中,由于温度、压力等条件的变化,会导致晶体内部结构的不完整性影响因素晶体缺陷的形成还受到晶体成分、结构等因素的影响不同成分和结构的晶体,其缺陷形成机制和类型也不同对材料性能的影响导电性晶体缺陷可以影响材料的导电性在金属晶体中,空位和间隙原子等点缺陷可以成为电子的散射中心,降低金属的导电性机械强度晶体缺陷可以影响材料的机械强度在单晶中,由于缺乏晶界等缺陷,其强度通常高于多晶材料但是,晶体中的缺陷会降低材料的抗塑性变形能力,从而降低机械强度热稳定性晶体缺陷可以影响材料的热稳定性在高温下,晶体缺陷的扩散和聚集会导致晶体结构的改变,从而影响材料的热稳定性06晶体缺陷的检测与表征电子显微镜技术透射电子显微镜(TEM)通过观察晶体薄膜的透射图像,可以观察到晶体中的点缺陷、位错等结构扫描电子显微镜(SEM)通过扫描样品表面,可以观察到晶体表面的形貌和缺陷X射线衍射技术粉末X射线衍射(PXRD)通过测量粉末样品的X射线衍射图谱,可以分析晶体结构中的缺陷单晶X射线衍射(SCXRD)通过测量单晶样品的X射线衍射图谱,可以更精确地分析晶体结构中的缺陷原子力显微镜技术要点一要点二原子力显微镜(AFM)磁力显微镜(MFM)通过测量样品表面的原子力,可以观察到晶体表面和亚表通过测量样品表面的磁力,可以观察到晶体中的磁畴结构面的缺陷和磁缺陷THANKS。