晶胞內(nèi)肖特基缺陷數(shù)怎么算 計算肖特基缺陷濃度的時候公式的國際單位是什么

計算肖特基缺陷濃度的時候公式的國際單位是什么？mgo(氧化鎂）的密度是3.59g/cm,其晶格參數(shù)是0.42nm,計算單位晶胞的肖特基缺陷數(shù)，肖特基缺陷的原理，肖特基缺陷的區(qū)分，晶格缺陷，肖特基缺陷數(shù)目怎樣算？？？

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• 計算肖特基缺陷濃度的時候公式的國際單位是什么
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• 肖特基缺陷的原理
• 肖特基缺陷的區(qū)分
• 晶格缺陷
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計算肖特基缺陷濃度的時候公式的國際單位是什么

的熔點是指從固態(tài)晶體的液體的臨界溫度，凝固點是從液體狀態(tài)的結(jié)晶成固體的臨界溫度。因此，這兩點是統(tǒng)一的臨界狀態(tài)中的結(jié)晶溫度。

當一種物質(zhì)變化與物質(zhì)的熔點和凝固點是相同的溫度下，只考慮物質(zhì)的狀態(tài)改變方向，調(diào)出不同的名稱，材質(zhì)的變化，從固體到液體狀態(tài)，所謂的熔點;液體到固體的狀態(tài)，當該溫度被稱為水的冰點。例如樓上說的是非常好的。

mgo(氧化鎂）的密度是3.59g/cm,其晶格參數(shù)是0.42nm,計算單位晶胞的肖特基缺陷數(shù)?

N=ρVNa/M=3.58*0.423*6.02*100/40.3=3.96,MyO為面心結(jié)構(gòu)，晶胞有4個分子，所以單位晶胞的肖特基數(shù)目為0.04

肖特基缺陷的原理

肖特基缺陷是由于晶體表面附近的原子熱運動到表面，在原來的原子位置留出空位，然后內(nèi)部鄰近的原子再進入這個空位，這樣逐步進行而造成的，看來就好像是晶體內(nèi)部原子跑到晶體表面來了。顯然，對于離子晶體，陰陽離子空位總是成對出現(xiàn)；但若是單質(zhì)，則無這種情況。除了表面外，肖特基缺陷也可在位錯或晶界上產(chǎn)生。這種缺陷在晶體內(nèi)也能運動，也存在著產(chǎn)生和復(fù)合的動態(tài)平衡。對一定的晶體來說，在確定的溫度下，缺陷的濃度也是一定的。空位缺陷的存在可用場離子顯微鏡直接觀察到。

肖特基缺陷的區(qū)分

肖特基缺陷和弗侖克爾缺陷之間的重要差別之一，在于前者的生成需要一個像晶界、位錯或表面之類的晶格混亂區(qū)域，使得內(nèi)部的質(zhì)點能夠逐步移到這些區(qū)域，并在原來的位置上留下空位，但弗氏缺陷的產(chǎn)生并無此限制。當肖特基缺陷的濃度較高時，用比重法所測得的固體密度顯著地低于用X射線分析得出的晶胞大小數(shù)據(jù)計算所得的密度。 弗倫克爾缺陷：間隙原子和空位是成對出現(xiàn)的。肖特基缺陷：只在晶體內(nèi)形成空位而無間隙原子。

晶格缺陷

在實際晶體中，由于內(nèi)部質(zhì)點的熱振動以及受到輻射、應(yīng)力作用等原因，而普遍存在著晶格缺陷。它是一種在晶體結(jié)構(gòu)中的局部范圍內(nèi)，質(zhì)點排列偏離了格子構(gòu)造規(guī)律的現(xiàn)象。

晶格缺陷按其在晶體結(jié)構(gòu)中分布的幾何特點可分為點缺陷、線缺陷、面缺陷、體缺陷4種類型。因體缺陷主要是指晶體中的細微包裹體而可在其他有關(guān)章節(jié)中討論，故一般情況下晶格缺陷主要指的是前3種類型，現(xiàn)分述如下。

1.點缺陷

點缺陷（point defect）是發(fā)生在一個或若干個質(zhì)點范圍內(nèi)所形成的晶格缺陷。最常見的點缺陷表現(xiàn)形式有下列幾種。

空位 晶格中應(yīng)有質(zhì)點占據(jù)的位置因缺失質(zhì)點而造成空位。如圖8-18中的Vm和2Vm分別為單個質(zhì)點的空位和兩個質(zhì)點的雙空位。

填隙 在晶體結(jié)構(gòu)中正常排列的質(zhì)點之間，存在多余的質(zhì)點填充晶格空隙的現(xiàn)象（圖8-18中的Mi）。這種填隙的質(zhì)點既可以是晶體自身固有成分中的質(zhì)點，也可為其他雜質(zhì)成分的質(zhì)點。當填隙質(zhì)點為晶體本身固有成分中的質(zhì)點時，它可具與其正常的晶格位置不相符的配位數(shù)。如在NaCl晶體中，填隙離子Na+的配位數(shù)不為正常的6而為4。

替位 雜質(zhì)成分的質(zhì)點代替了晶體本身固有成分的質(zhì)點，并占據(jù)了被替代質(zhì)點的晶格位置（圖8-18中的M）的現(xiàn)象。由于替位與被替位質(zhì)點間的半徑、電價等方面存在差異，因而可造成不同形式和程度不等的晶格畸變（圖8-19）。

圖8-18 幾種點缺陷

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

圖8-19 替位缺陷造成的晶格畸變

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

晶體結(jié)構(gòu)中若產(chǎn)生其本身固有成分質(zhì)點的空位或填隙，都可造成晶體結(jié)構(gòu)的總電價失衡。如NaCl晶體中Cl-的空位可造成正電荷過剩；Na+的空位則造成負電荷過剩；而Cl-或Na+的填隙可分別造成負、正電荷的過剩。為保持晶體結(jié)構(gòu)總的電價平衡，當晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一個（些）點缺陷時，往往會同時伴隨另一個（些）點缺陷的產(chǎn)生。

圖8-20 弗倫克爾缺陷（a）、肖特基缺陷（b）及其反型體（c）

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

+代表陽離子；-代表陰離子；□代表空位；○代表空隙

當晶格中某質(zhì)點脫離原結(jié)構(gòu)位置而成為填隙質(zhì)點時，為保持總電價平衡，該質(zhì)點的原位置形成空位，此時，空位和填隙同時產(chǎn)生且數(shù)目相等，這種類型的缺陷首先由弗倫克爾（Frenkel，1926）提出，故稱之為弗倫克爾缺陷（Frenkel defect，如圖8-20a所示）。當晶體為保持總電價平衡，其本身固有成分中陽、陰離子的空位同時成對出現(xiàn)，這種形式的缺陷稱之為肖特基缺陷（Schottky defect，如圖8-20b所示）。如晶體固有成分中的陽、陰離子填隙同時成對出現(xiàn)，這種現(xiàn)象則稱之為肖特基缺陷的反型體（antiopode of Schott ky defect，如圖8-20c中所示）。

熱運動和能量的起伏使晶體中點缺陷不斷產(chǎn)生，也不斷消失。在一定的溫度條件下，單位時間內(nèi)產(chǎn)生、消失的空位或填隙的數(shù)量具一定的平衡關(guān)系。弗倫克爾和肖特基缺陷及其反型體的最大特點之一是它們的產(chǎn)生主要與熱力學條件有關(guān)，它們可以在熱力學平衡的晶體中存在，是熱力學穩(wěn)定的缺陷，故又可稱之為熱缺陷。

弗倫克爾缺陷及肖特基缺陷及其反型體不會使晶體的化學成分發(fā)生變化，其陰、陽離子數(shù)服從嚴格的化學當量比例關(guān)系。但在另一些晶體中，點缺陷的產(chǎn)生則與晶體在成分上不符合化學當量比例有關(guān)。這類點缺陷稱之為非化學當量比缺陷。如磁黃鐵礦（Fe1-xS），由于其中的Fe既可呈Fe2+也可呈Fe3+，為保持電荷平衡，晶格產(chǎn)生空位而形成晶格缺陷。但若將磁黃鐵礦中的呈Fe2+的Fe看作是它本身的固有成分，而將呈Fe3+的Fe視為代替Fe2+的雜質(zhì)，則所形成的點缺陷可視為以替位的方式所產(chǎn)生的點缺陷。

在離子晶格中，點缺陷還可俘獲電子或空穴。當光波入射晶體中時，可使電子發(fā)生遷移并與缺陷發(fā)生作用、吸收某些波長的光波的能量而呈色。這種能吸收某些光波能量而使晶體呈色的點缺陷又稱之為色心。

2.線缺陷

線缺陷（line defect）是指：在晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沿某條線（行列）方向上的周圍局部范圍內(nèi)所產(chǎn)生的晶格缺陷。它的表現(xiàn)形式主要是位錯。

位錯（dislocation）是指在晶體中的某些區(qū)域內(nèi)，一列或數(shù)列質(zhì)點發(fā)生有規(guī)律的錯亂排列現(xiàn)象。它可視為在應(yīng)力作用下晶格中的一部分沿一定的面網(wǎng)相對于另一部分的局部滑動而造成的結(jié)果?；瑒用娴慕K止線，即滑動部分和未滑動部分的分界線稱位錯線（見圖8-22中的AB線）。雖然位錯存在著多種復(fù)雜的形式，但最簡單的位錯線為直線。

圖8-21 刃位錯柏氏矢量的確定（a和b）及螺旋位錯柏氏矢量的確定（c和d）

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

圖8-22 具刃位錯的晶格示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

AB為位錯線；b為柏氏矢量

由于位錯可視為晶格的局部滑動造成的，因此可借用晶格滑動的矢量來表征位錯。1939年柏吉斯（Burgers）提出用晶格滑動的矢量來表示位錯的特征，此矢量稱柏氏矢量，以符號b表示。確定柏氏矢量的方法是：圍繞位錯線，避開位錯畸變區(qū)，按逆時針方向作一適當大小的封閉回路即柏氏回路。以結(jié)點間距為量步單位，按順序記錄每一方向上的步數(shù)。然后在同種無位錯的晶格中作同樣的回路，即使回路運行的方向和量步單位及同一方向上所量的步數(shù)與前述回路成全相同，則后一回路不能閉合。此時自終點向起點所引的矢量即為位錯的柏氏矢量。如圖8-21中b和d圖為兩種有位錯的晶格；a和c圖為分別與b和d圖所對應(yīng)的同種無位錯的晶格。在b和d圖中以M為起點順序至N至O至P（至R）最后回到Q（終點）或M（此時Q與M重合）處即構(gòu)成一柏氏回路。然后在a和c圖中作與b和d圖中所對應(yīng)的相同回路（M—M—O—P—（R）—Q）此時終點Q與起點M不能重合，即不能形成封閉回路。其閉合差——自終點Q至起點M所引的矢量b即為位錯的柏氏矢量。

在實際晶體中的穩(wěn)定位錯的柏氏矢量不是任意的，它大都是晶體的最短平移矢量，這種位錯稱全位錯。如果位錯的柏氏矢量不是晶體的平移矢量，位錯運動后必在位錯掃過的面上留下層錯，在層錯能不高的情況下，這種位錯可能存在，稱不全位錯或部分位錯。在低層錯能的立方最緊密堆積（CCP）和六方最緊密堆積（HCP）晶體中常存在部分位錯。一個全位錯分解為兩個部分位錯并在兩個部分位錯之間帶著一片層錯稱擴展位錯，位錯經(jīng)擴展后降低它運動的靈便性，所以層錯能是衡量晶體力學性質(zhì)的一個主要參量。對于離子晶體，考慮電性的中和，位錯的柏氏矢量不是點陣中最短的矢量，應(yīng)是等同點之間的矢量。不同晶體結(jié)構(gòu)中的位錯結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，要根據(jù)具體晶體來討論具體的位錯。

柏氏矢量是位錯與其他晶格缺陷區(qū)分的標志（其他缺陷無柏氏矢量）。據(jù)柏氏矢量與位錯線的關(guān)系，可將位錯分為刃位錯、螺旋位錯及混合位錯等類型。

刃位錯 是指位錯線與柏氏矢量（b）垂直的位錯。圖8-22為一具刃位錯的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中可見該晶格的上半部分相對于下半部分產(chǎn)生局部滑動，結(jié)果在晶格的上半部分多擠出了半層面網(wǎng)（ABCD面），它猶如一片刀刃插入晶格中直至滑動面（ABEF面）為止。在“刀刃”周圍局部范圍內(nèi)，質(zhì)點排列做格子構(gòu)造規(guī)律，而在稍遠處，質(zhì)點仍按格子構(gòu)造規(guī)律排列。這個“多余”的半層面網(wǎng)（ABCD面）與滑動面（ABEF面）的交線（AB線段）即為位錯線。

圖8-23 具螺旋位錯的晶格示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

AB為位錯線；b為柏氏矢量

螺旋位錯 指位錯線平行于柏氏矢量的位錯。圖8-23為一具螺旋位錯的晶格示意圖。晶格前半部分的上、下部分相對滑動?；瑒用婕礊閳D中的ABCD平面。其滑動面的終止線——AB即為位錯線。在AB線段與CD線段之間的區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點的排列偏離格子構(gòu)造規(guī)律，而在其他區(qū)域仍規(guī)則排列。與刃位錯（圖8-22）不同，螺旋位錯的柏氏矢量b與位錯線AB平行，且沒有擠進一層面網(wǎng)。若以位錯線AB為軸線，繞此軸在晶格的右表面繞行一周（E—F—G—H—I—C）則面網(wǎng)增高一結(jié)點間距（EC）。這正是一螺旋面的特點，螺旋位錯一名即由此而來。

混合位錯 為柏氏矢量與位錯線既不平行也不垂直的位錯。圖8-24表示某晶格在一應(yīng)力τ的作用下晶格的不同部分產(chǎn)生局部滑動從而形成混合位錯的情況。在圖8-24a畫有虛線的區(qū)域，晶格的上、下部分相對滑動產(chǎn)生一柏氏矢量b；曲線ABC即為位錯線。圖8-24b示出了晶格包含滑動面的面網(wǎng)上質(zhì)點的排列情況。據(jù)位錯線與柏氏矢量b的關(guān)系可知：A處為純螺旋位錯（位錯線平行于b）；C處為純?nèi)形诲e（位錯線垂直于b）；其他區(qū)域的位錯線則與b成不同角度。但此時可將b分解成垂直和平行于位錯線的兩個分矢量。所以混合位錯可視為由刃位錯、螺旋位錯混合而成。

3.面缺陷

有二維空間的缺陷稱面缺陷（plane defect），它們是指沿晶格內(nèi)或晶粒間某些面的兩側(cè)局部范圍內(nèi)所出現(xiàn)的晶格缺陷。面缺陷包括平移表面、堆垛層錯、界面（晶界、疇界）、相界面等。

平移界面 晶格中的一部分沿某一面網(wǎng)相對于另一部分滑動。以滑動面為界，格子構(gòu)造規(guī)律被破壞（圖8-25）。

堆垛層錯 晶體結(jié)構(gòu)中互相平行的堆積層有其固有的重復(fù)排列順序。如果堆垛層偏離了原來固有的順序，則視為產(chǎn)生了堆垛層錯。圖8-26a為晶格固有的堆積順序，即按ABCABC……周期性重復(fù)堆垛（積）。圖8-26b所示的堆垛順序為ABCAB□ABC……與正常順序相比，在“□”處少一C層，相當于在正常堆垛中抽出了一層，故稱抽出型層錯。圖8-26c中，其堆垛順序為ABCAB□CABC……與正常順序相比，相當于在“□”處多插入一A層，故稱插入型層錯。在產(chǎn)生堆垛層錯處相應(yīng)的平面（堆垛層）稱為層錯面。

圖8-24 混合位錯

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

a—混合位錯產(chǎn)生示意圖；b—包含滑動面的面網(wǎng)上質(zhì)點排布情況

圖8-25 平移界面示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

圖8-26 堆垛層錯產(chǎn)生示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

晶界 指同種晶體內(nèi)部結(jié)晶方位不同的兩晶格間的界面。按結(jié)晶方位差異的大小，可將晶界分為小角晶界和大角晶界。小角晶界系兩晶格間結(jié)晶方位之差小于15°的晶界，最常見到的小角晶界是傾斜晶界和扭轉(zhuǎn)晶界。傾斜晶界為兩部分晶格間相對傾斜而造成的界面，它又可分成：①對稱傾斜晶界，即兩部分晶格相對于晶界來說呈對稱取向的關(guān)系，它可視為由一系列刃位錯平行排列而成（圖8-27a）；②不對稱傾斜晶界，即兩部分晶格相對于晶界而言為非對稱取向的關(guān)系，它可視為由一系列相隔一定距離的刃位錯互相垂直排列而成（圖8-27b）。扭轉(zhuǎn)晶界是假設(shè)將一晶體沿某一面同方向切開，分成兩塊晶格，然后繞垂直切面的一中心軸相對旋轉(zhuǎn)一定的角度θ，此時兩塊晶格之間形成的界面稱扭轉(zhuǎn)晶界（圖8-28）。它可視為是由兩組互相垂直的螺旋位錯組成的網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的（圖8-28c）。大角晶界是晶格間結(jié)晶方位之差大于15°的晶界。大角晶界的界面附近處晶格中的質(zhì)點排列通常具過渡結(jié)構(gòu)（一部分質(zhì)點符合格子規(guī)則，另一些則不符合格子規(guī)律排列）（圖8-29a）。有時晶界可具共格結(jié)構(gòu)，即界面上的質(zhì)點恰好為兩邊晶格的共用結(jié)點（圖8-29b）。此外大角晶界可具密集位錯的結(jié)構(gòu)（圖8-29c）。所謂晶粒間界（多晶集合集中各單體間的界面）可視為一種大角晶界。一些雙晶接合面，可視為有特殊取向關(guān)系的具共格結(jié)構(gòu)的大角晶界（圖8-30）。

圖8-27 兩種小角傾斜晶界示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

圖8-28 扭轉(zhuǎn)晶界

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

a，b—扭轉(zhuǎn)晶界形成過程；c—扭轉(zhuǎn)晶界的結(jié)構(gòu)

亞晶界 在實際晶體中，其晶格可視為由許多相互間取向并非嚴格一致，其結(jié)晶方位有很小的差異（通常為0.5°～2°）呈鑲嵌狀的小塊晶格所組成。這些小塊晶體稱為亞晶（亦稱亞結(jié)構(gòu)或鑲嵌塊）。在亞晶中質(zhì)點的排列是規(guī)則的，但整個晶格卻違背格子構(gòu)造規(guī)律。所形成的圖案也就是所謂的鑲嵌構(gòu)造（圖8-31）。兩相鄰亞晶的邊界稱亞晶界。它可視為由一系列刃位錯所造成的更小角度的晶界，可看成小角晶界的一種特例，所以亞晶界與晶界有類似的性質(zhì)。

晶格缺陷對晶體的物理，化學等性質(zhì)具有重要的影響，它對礦物材料的開發(fā)與應(yīng)用亦具非常重要的意義。

不同類型的晶格缺陷與其形成條件有關(guān)，進而反映在晶體物理、化學性質(zhì)的變化上。因此，對晶格缺陷及礦物的物理、化學性質(zhì)的研究，可從中提取很重要的成因信息。而對礦物成因的研究不僅對揭示巖體、礦體等地質(zhì)體的形成和演化過程具有理論意義，而且還對找礦勘探、礦床評價、礦石加工技術(shù)和綜合利用等方面具有現(xiàn)實意義。

圖8-29 大角度晶界的結(jié)構(gòu)示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

圖8-30 幾種面缺陷的示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

圖8-31 亞晶界（嵌晶結(jié)構(gòu)）示意圖

（據(jù)潘兆櫓等，1993）

思考題及習題

1）空間格子是根據(jù)什么原則劃分的？各晶系空間格子有何特征？

2）什么是晶胞？晶胞與空間格子的關(guān)系是什么？

3）什么是空間群？空間群與點群的關(guān)系是什么？它們的對稱要素有何異同？

4）解釋下列空間群符號的含義：Pm3m，I4/mcm，P63/mmn，R3c，Pbnm。

5）坐標、行列、面網(wǎng)分別用什么符號表示？

6）在一個斜方晶胞中畫出下列面網(wǎng)與行列（001），（011），（113），［110］，［201］，［101］。

7）什么是等效點系？試推導(dǎo)空間群為Pmmm的一般等效點系坐標。

8）晶格缺陷有哪些？它們都有何特點？如何理解實際晶體和理想晶體的差異？

肖特基缺陷數(shù)目怎樣算？？？

設(shè)有缺陷的氧化鎂晶胞的晶胞分子數(shù)為x,晶胞體積為0.42納米的三次方.x=(密度乘于體積乘N0)÷摩爾質(zhì)量=3.96

因為氧化鎂是面心結(jié)構(gòu)，每個晶胞有四個分子1+6×1/2=4。最后單位晶胞的消脫基缺陷數(shù)=4-3.96=0.04