晶體結(jié)構(gòu)缺陷【優(yōu)選內(nèi)容】

1、第三章 晶體結(jié)構(gòu)缺陷,概述 3.1 點(diǎn)缺陷 3.2 固溶體 3.3 非化學(xué)計(jì)量化合物 3.4 位錯(cuò) 3.5 面缺陷,1,行業(yè)借鑒#,概述,絕對零度下才可能出現(xiàn),2,行業(yè)借鑒#,3,行業(yè)借鑒#,4,行業(yè)借鑒#,3.1 點(diǎn)缺陷,一、點(diǎn)缺陷的分類 二、點(diǎn)缺陷的符號(hào)表示法 三、熱缺陷濃度的計(jì)算 四、點(diǎn)缺陷的化學(xué)平衡,5,行業(yè)借鑒#,一、點(diǎn)缺陷的分類 1、 根據(jù)幾何位置劃分 1）填隙原子：原子進(jìn)入晶體中正常結(jié)點(diǎn)之間的間隙位置，成為填隙原子或間隙原子，如圖3-1（b）； 2）空位：正常結(jié)點(diǎn)沒有被原子或離子所占據(jù)，成為空位，如圖3-1（a）；,6,行業(yè)借鑒#,3）雜質(zhì)原子：外來原子進(jìn)入晶格就成為晶體中的雜質(zhì)

2、。這種雜質(zhì)原子可以取代原來晶格中的原子而進(jìn)入正常結(jié)點(diǎn)位置，這稱為取代原子，如圖3-1（d）（e），也可以進(jìn)入本來就沒有原子的間隙位置，生成間隙式雜質(zhì)原子，如圖3-1（c）。,7,行業(yè)借鑒#,圖3-1 點(diǎn)缺陷的種類,8,行業(yè)借鑒#,2、根據(jù)缺陷產(chǎn)生原因劃分 1）熱缺陷：當(dāng)晶體的溫度高于絕對0K時(shí)，由于晶格內(nèi)原子熱振動(dòng)，使一部分能量較大的原子離開平衡位置而造成缺陷，這種缺陷稱為熱缺陷。熱缺陷有兩種基本形式：弗侖克爾缺陷（Frenkel defect）和肖特基缺陷(Schottky defect)。,9,行業(yè)借鑒#,弗倫克爾缺陷：在晶格熱振動(dòng)時(shí)，一些能量足夠大的原子離開平衡位置后，擠到晶格點(diǎn)的間隙中

3、，形成間隙原子，而在原來位置上形成空位，這種缺陷稱為弗侖克爾缺陷，如圖3-2（a）所示；,以蘇聯(lián)物理學(xué)家雅科夫弗侖克爾（ ）名字命名,10,行業(yè)借鑒#,肖特基缺陷：如果正常格點(diǎn)上的原子，熱起伏的過程中獲得能量離開平衡位置遷移到晶體的表面，在晶體內(nèi)正常格點(diǎn)上留下空位，稱為肖特基缺陷，如圖3-2（b）所示。,以德國物理學(xué)家沃爾特肖特基（Walter Schottky）的名字命名,11,行業(yè)借鑒#,弗侖克爾缺陷,弗侖克爾缺陷的特點(diǎn)： (a)間隙離子與空格點(diǎn)成對產(chǎn)生； (b)晶體的體積不發(fā)生改變。,肖特基缺陷,肖特基缺陷的特點(diǎn)： (a)正離子空位與負(fù)離子空位同時(shí)成對產(chǎn)生； (b)伴隨有晶體體積的增加；

4、 (c)肖特基缺陷的生成需要一個(gè)晶格上 混亂的區(qū)域，如晶界、位錯(cuò)、表面位置等。,12,行業(yè)借鑒#,2）雜質(zhì)缺陷：外來原子進(jìn)入晶體而產(chǎn)生的缺陷。包括間隙雜質(zhì)原子和取代雜質(zhì)原子。 3）非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷：有一些化合物，它們的化學(xué)組成會(huì)明顯隨著周圍氣氛的性質(zhì)和壓力大小的變化而發(fā)生組成偏離化學(xué)計(jì)量的現(xiàn)象，稱之為非化學(xué)計(jì)量缺陷，它是生成n型或p型半導(dǎo)體的基礎(chǔ)。例如：TiO2在還原氣氛下變?yōu)門iO2-x（x=01），這是一種n型半導(dǎo)體。,13,行業(yè)借鑒#,二、點(diǎn)缺陷的符號(hào)表示法 缺陷化學(xué)：凡從理論上定性定量的把材料中的點(diǎn)缺陷看作化學(xué)實(shí)物，并用化學(xué)熱力學(xué)的原理來研究缺陷的產(chǎn)生、平衡及其濃度等問題的一門學(xué)科稱

5、為缺陷化學(xué)。缺陷化學(xué)以晶體結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)缺陷作為研究對象，并且點(diǎn)缺陷濃度不超過某一濃度值約為（0.1at%），在缺陷化學(xué)中，目前采用最廣泛的是克羅格-明克(Kr ger-Vink) 符號(hào)系統(tǒng)。,14,行業(yè)借鑒#,克羅格-明克符號(hào)系統(tǒng),15,行業(yè)借鑒#,1、 缺陷符號(hào)的表示方法 （以MX離子晶體為例） 1）空位：VM和VX分別表示M原子空位和X原子空位，V表示缺陷種類，下標(biāo)M、X表示原子空位所在位置。 2）填隙原子：Mi和Xi分別表示M及X原子 處在晶格間隙位置 3）錯(cuò)放位置：MX表示M原子被錯(cuò)放在X位置上， 這種缺陷較少。,離子晶體中基本點(diǎn)缺陷類型,VM=VM +2e VX = VX +2 h,1

6、6,行業(yè)借鑒#,4）溶質(zhì)原子：LM表示L溶質(zhì)處在M位置，SX表示S溶質(zhì)處在X位置。 例：Ca取代了MgO晶格中的Mg寫作CaMg，Ca若填隙在MgO晶格中寫作Cai。 5）自由電子及電子空穴：自由電子用符號(hào)e表示。電子空穴用符號(hào)h表示。它們都不屬于某一個(gè)特定的原子所有，也不固定在某個(gè)特定的原子位置。,17,行業(yè)借鑒#,6）帶電缺陷：發(fā)生在不同價(jià)離子之間的替代。 例：Ca2+取代Na+，寫作CaNa，若Ca2+取代ZrO2晶體中的Zr4+，則寫成CaZr。 7）締合中心：例：VM和VX發(fā)生締合可以寫為：（VMVX），類似的還有(MiXi）等。,18,行業(yè)借鑒#,2、 缺陷反應(yīng)方程式的寫法 1）位

7、置關(guān)系：在化合物MaXb中，M位置的數(shù)目必須永遠(yuǎn)和X位置的數(shù)目成一個(gè)常數(shù)比a:b。 2）位置變化：當(dāng)缺陷發(fā)生變化時(shí)，有可能引入M空位VM，也可能把VM消除，當(dāng)引入空位或消除空位時(shí)，相當(dāng)于增加或減少了M的點(diǎn)陣位置數(shù)。 討論：VM、VX、MM、MX、XM、XX對結(jié)點(diǎn)位置數(shù)的多少有影響。 e、h.、Mi、Xi對結(jié)點(diǎn)位置數(shù)多少無影響。,19,行業(yè)借鑒#,3）質(zhì)量平衡：缺陷方程的兩邊必須保持質(zhì)量平衡。缺陷符號(hào)的下標(biāo)僅表示缺陷位置，對質(zhì)量平衡不起作用。如VM為M位置上的空位，它不存在質(zhì)量。 4）電荷守恒：在缺陷反應(yīng)前后晶體必須保持電中性，即缺陷反應(yīng)式兩邊必須具有相同數(shù)目的總有效電荷。 5）表面位置：當(dāng)一個(gè)

8、M原子從晶體內(nèi)部遷移到表面時(shí)，用符號(hào)Ms來表示。下標(biāo)s表示表面位置，在缺陷化學(xué)反應(yīng)中表面位置一般不特別表示。,20,行業(yè)借鑒#,書寫缺陷反應(yīng)方程式的兩條基本規(guī)律： 1、低價(jià)陽離子占據(jù)高價(jià)陽離子的位置，該位置帶有負(fù)電荷。為了保持電中性，會(huì)產(chǎn)生陰離子空位或間隙陽離子； 2、高價(jià)陽離子占據(jù)低價(jià)陽離子位置時(shí)，該位置帶有正電荷，為了保持電中性，會(huì)產(chǎn)生陽離子空位或間隙陰離子。,21,行業(yè)借鑒#,舉例： 例1：TiO2在還原氣氛下失去部分氧，生成TiO2-x的反應(yīng)可以寫為：,22,行業(yè)借鑒#,例2：CaCl2溶解在KCl中：,產(chǎn)生K空位 ，合理,Cl-進(jìn)入填隙位，不合理,Ca進(jìn)入填隙位，不合理,23,行業(yè)借

9、鑒#,例3：MgO溶解到Al2O3晶格內(nèi)形成有限置換型固溶體：,合理,不合理,24,行業(yè)借鑒#,3、熱缺陷濃度的計(jì)算 熱缺陷濃度與溫度的關(guān)系為： 式中 缺陷濃度，用熱缺陷在總晶格位置中所占的分?jǐn)?shù)表示， G缺陷形成自由焓；k波爾茲曼常數(shù)， k=1.3810-23JK-1。 由此關(guān)系可見：1）熱缺陷濃度隨溫度升高呈指數(shù)上升； 2）熱缺陷濃度隨缺陷形成自由焓升高而下降。,25,行業(yè)借鑒#,表3-1 不同溫度下的缺陷濃度表,26,行業(yè)借鑒#,3.2 固溶體,一、概述 二、固溶體的分類 三、置換型固溶體 四、組分缺陷 五、填隙型固溶體 六、形成固溶體后對晶體性質(zhì)的影響,27,行業(yè)借鑒#,一、概述,1、定

10、義：凡在固態(tài)條件下，一種組分（溶劑）內(nèi)“溶解”了其他組分（溶質(zhì)）而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體稱為固溶體。 含量較高的組分稱為溶劑（或稱為主晶相、基質(zhì)），把摻雜原子或雜質(zhì)稱為溶質(zhì)。,28,行業(yè)借鑒#,注意： 結(jié)構(gòu)基元之間是以原子尺度相互混合的 ； 不破壞原有晶體結(jié)構(gòu) ； 點(diǎn)缺陷范圍內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)缺陷 。 2、與化合物、機(jī)械混合物的區(qū)別,29,行業(yè)借鑒#,表3-3固溶體、機(jī)械混合物、化合物三者之間的區(qū)別,30,行業(yè)借鑒#,3、研究意義： 采用固溶原理來制造各種新型的無機(jī)材料 PbTiO3和PbZrO3生成的鋯鈦酸鉛壓電陶瓷Pb(ZrxTi1-x)O3材料廣泛應(yīng)用于電子、無損檢測、醫(yī)療等技術(shù)領(lǐng)域。 S

11、i3N4與Al2O3之間形成Sialon固溶體應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)材料等。,31,行業(yè)借鑒#,二、固溶體的分類,1、按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置劃分 1）取代（置換）型固溶體：溶質(zhì)原子進(jìn)入晶格后可以進(jìn)入原來晶格中正常結(jié)點(diǎn)位置生成取代型固溶體。,圖3-5 MgO-CoO系固溶體結(jié)構(gòu),32,行業(yè)借鑒#,2）填隙（間隙）型固溶體：雜質(zhì)原子如果進(jìn)入溶劑晶格中的間隙位置就生成填隙型固溶體。,33,行業(yè)借鑒#,2、按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的溶解度劃分 1）連續(xù)固溶體（無限固溶體、完全互溶固溶體）：溶質(zhì)和溶劑可以以任意比例相互固溶。溶劑與溶質(zhì)是相對的。,圖3-6 MgO-CoO系統(tǒng)相圖（連續(xù)固溶體）,34,行業(yè)借鑒

12、#,2）有限固溶體（不連續(xù)固溶體、部分互溶固溶體）：溶質(zhì)只能以一定的限量溶入溶劑，超過這一限量就出現(xiàn)第二相。,圖3-7 MgO-CaO系統(tǒng)相圖（有限固溶體）,35,行業(yè)借鑒#,三、置換型固溶體,二十世紀(jì)三十年代，休謨-羅杰里（Hume-Rothery）總結(jié)了若干經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，認(rèn)為生成連續(xù)置換型固溶體需符合以下條件。 1、離子尺寸因素 （1）如 ，則此系統(tǒng)有可能形成連續(xù)固溶體 ；,36,行業(yè)借鑒#,（2）如 ，則它們之間只可能形成有限置換型固溶體； （3）如 ，則該系統(tǒng)不可能或很難形成固溶體。,37,行業(yè)借鑒#,2、離子晶體的結(jié)構(gòu)類型：形成連續(xù)固溶體的二元系統(tǒng)中，兩個(gè)組分必須具有相同的結(jié)構(gòu)類型。 二

13、元系統(tǒng)中兩個(gè)組分具有相同的晶體結(jié)構(gòu)類型：MgO-NiO、Al2O3-Cr2O3、ThO2-UO2、Mg2SiO4-Fe2SiO4、PbZrO3-PbTiO3系統(tǒng) 等，都能形成連續(xù)固溶體。,38,行業(yè)借鑒#,3、離子電價(jià)：只有離子價(jià)相同或離子價(jià)總和相等時(shí)才能形成連續(xù)置換型固溶體。 單一離子電價(jià)相等：如MgO-NiO，Al2O3-Cr2O3等系統(tǒng) ； 兩種以上不同離子組合起來滿足電中性取代的條件：如鈣長石CaAl2Si2O8和鈉長石NaAlSi3O8 固溶系統(tǒng)；PbZrO3-PbTiO3 系統(tǒng)。,39,行業(yè)借鑒#,4、電負(fù)性：電負(fù)性相近，有利于固溶體的生成，電負(fù)性差別大，傾向于生成化合物。電負(fù)性之

14、差在0.4 之內(nèi)是衡量固溶度大小的邊界。,65%具有很大的固溶度,40,行業(yè)借鑒#,四、組分缺陷（不等價(jià)置換固溶體）,1、定義：在不等價(jià)置換的固溶體中，為了保持晶體的電中性，必然會(huì)在晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生組分缺陷。即在原來結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)位置產(chǎn)生空位，也可能在原來沒有結(jié)點(diǎn)的位置嵌入新的結(jié)點(diǎn)。組分缺陷僅發(fā)生在不等價(jià)置換固溶體中，其缺陷濃度取決于摻雜量和固溶度。,41,行業(yè)借鑒#,2、類型： （1）高價(jià)置換低價(jià)： 陰離子進(jìn)入間隙或陽離子出現(xiàn)空位 （2）低價(jià)置換高價(jià)：陰離子出現(xiàn)空位或陽離子進(jìn)入間隙,42,行業(yè)借鑒#,3、研究意義,43,行業(yè)借鑒#,五、填隙型固溶體,1、形成條件 1）溶質(zhì)原子的半徑小和溶劑晶格結(jié)構(gòu)

15、空隙大容易形成填隙型固溶體。 沸石 CaF2 TiO2MgO,架狀結(jié)構(gòu),螢石結(jié)構(gòu),金紅石型結(jié)構(gòu),NaCl型結(jié)構(gòu),44,行業(yè)借鑒#,2）形成填隙型固溶體也必須保持結(jié)構(gòu)中的電中性。 形成填隙型固溶體，一般都使晶格常數(shù)增大，增加達(dá)一定程度后，使固溶體不穩(wěn)定而離解。故填隙型固溶體不可能是連續(xù)型固溶體。,45,行業(yè)借鑒#,2、填隙型固溶體實(shí)例 1）原子填隙：金屬晶體中，原子半徑較小的H、C、B元素易進(jìn)入晶格間隙中形成填隙型固溶體。鋼就是碳在鐵中的填隙型固溶體。 2）陽離子填隙：,46,行業(yè)借鑒#,3）陰離子填隙： 類質(zhì)同象（類質(zhì)同晶）：物質(zhì)結(jié)晶時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)中原有離子或原子的配位位置被介質(zhì)中部分性質(zhì)相似

16、的它種離子或原子所占有，共同結(jié)晶成均勻的呈單一相的混合晶體，但不引起鍵性和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象。,47,行業(yè)借鑒#,六、形成固溶體后對晶體性質(zhì)的影響,1、穩(wěn)定晶格，防止晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)生 2、活化晶格 3、固溶強(qiáng)化,48,行業(yè)借鑒#,非化學(xué)計(jì)量化合物 ：普通化學(xué)中，定比定律認(rèn)為，化合物中不同原子的數(shù)量要保持固定的比例。但在實(shí)際化合物中，有一些并不符合定比定律，正負(fù)離子的比例并不是一個(gè)簡單的固定比例關(guān)系，這些化合物稱為非化學(xué)計(jì)量化合物。這是一種由于在組成上偏離化學(xué)計(jì)量而產(chǎn)生的缺陷。,3.3 非化學(xué)計(jì)量化合物,49,行業(yè)借鑒#,3.3 非化學(xué)計(jì)量化合物,一、陰離子缺位型 二、陽離子填隙型 三、陰離子

17、填隙型 四、陽離子缺位型,50,行業(yè)借鑒#,一、陰離子缺位型,缺氧的TiO2可以看作是四價(jià)鈦和三價(jià)鈦氧化物的固溶體，其缺陷反應(yīng)如下：,TiO2-x結(jié)構(gòu)缺陷示意圖,51,行業(yè)借鑒#,式中e=TiTi。根據(jù)質(zhì)量作用定律，平衡時(shí)：,由晶體電中性條件：,52,行業(yè)借鑒#,TiO2-x結(jié)構(gòu)缺陷示意圖,在氧空位上捕獲兩個(gè)電子，成為一種F-色心。,53,行業(yè)借鑒#,色心：由于電子補(bǔ)償而引起的一種缺陷。一些晶體受到X射線、射線、中子或電子輻照，往往會(huì)產(chǎn)生顏色。例如，金剛石用電子轟擊，產(chǎn)生藍(lán)色；石英在反應(yīng)堆中用中子輻照后，產(chǎn)生棕色。這些顏色的產(chǎn)生是由于輻照破壞晶格，并產(chǎn)生各種類型的點(diǎn)缺陷的緣故。為在缺陷區(qū)域保持

18、電中性，過剩的電子或過剩的正電荷（電子空穴）就處在缺陷位置上，與原子周圍的電子具有一系列允許分離的能級(jí)一樣，束縛在點(diǎn)缺陷上的電荷，也具有這樣的一組能級(jí)。這些允許能級(jí)就相當(dāng)于在可見光譜區(qū)域的光子能級(jí)，因而在缺陷位置上也就能吸收一定波長的光，這樣材料就出現(xiàn)某種顏色。 研究最詳細(xì)的色心是F-色心（F-Center,由德語Farbe-Colout而得），它是由一個(gè)陰離子空位和一個(gè)在此位置上的電子組成。,54,行業(yè)借鑒#,二、陽離子填隙型,Zn1+xO和Cd1+xO屬于這種類型： 缺陷反應(yīng)式如下：,由于間隙陽離子使金屬離子過剩型結(jié)構(gòu),55,行業(yè)借鑒#,根據(jù)質(zhì)量作用定律：,在平衡時(shí)，Zni=e，將此關(guān)系代

19、入上式得：,與上述反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的還有氧化反應(yīng) ：,Zn(g) + 1/2O2 = ZnO,56,行業(yè)借鑒#,三、陰離子填隙型,目前只發(fā)現(xiàn)UO2+x有這種缺陷產(chǎn)生。它可以看作是U2O5在UO2中的固溶體。 其缺陷反應(yīng)為： 等價(jià)于：,由于存在間隙陰離子， 使陰離子過剩型結(jié)構(gòu)缺陷,57,行業(yè)借鑒#,根據(jù)質(zhì)量作用定律：,由于h=2Oi，由此可得：,隨著氧分壓的提高，間隙氧濃度增大，這種類型的缺陷化合物是P型半導(dǎo)體。,58,行業(yè)借鑒#,四、陽離子缺位型,Cu2-xO和Fe1-xO屬于這種類型 。其缺陷反應(yīng)如下： 或 上式等價(jià)于：,陽離子空位的存在，引起離子過剩型結(jié)構(gòu)缺陷,59,行業(yè)借鑒#,根據(jù)質(zhì)量作用定

20、律可得： 由于OO1，h.=2VFe ， 由此可得：,即隨著氧分壓增加，電子空穴濃度增大，電導(dǎo)率也相應(yīng)升高。,60,行業(yè)借鑒#,五、非化學(xué)計(jì)量化合物的性質(zhì),1）非化學(xué)計(jì)量化合物的產(chǎn)生及其缺陷的濃度與氣氛的性質(zhì)及氣壓的大小有關(guān)，這是它與其它缺陷不同點(diǎn)之一。 2）非化學(xué)計(jì)量化合物可以看成是變價(jià)元素中的高價(jià)態(tài)與低價(jià)態(tài)氧化物之間由于環(huán)境中氧分壓的變化而形成的固溶體。,61,行業(yè)借鑒#,3）缺陷濃度與溫度有關(guān)，這點(diǎn)可以從平衡常數(shù)看出。隨溫度升高，缺陷濃度增加。 4）非化學(xué)計(jì)量化合物都是半導(dǎo)體。這為制造半導(dǎo)體元件開辟了一個(gè)新途徑，半導(dǎo)體材料分為兩大類：一是摻雜半導(dǎo)體，如Si、Ge中摻雜B、P，Si中摻P為

21、n型半導(dǎo)體；二是非化學(xué)計(jì)量化合物半導(dǎo)體，即上面所介紹的這幾類。,62,行業(yè)借鑒#,3.4 位錯(cuò),一、位錯(cuò)的概念 二、完整晶體的塑性變形方式 三、位錯(cuò)的基本類型,63,行業(yè)借鑒#,一、位錯(cuò)的概念,1、定義：實(shí)際晶體在結(jié)晶時(shí)，受到雜質(zhì)、溫度變化或振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力作用或晶體由于受到打擊、切割等機(jī)械應(yīng)力作用，使晶體內(nèi)部原子排列變形，原子行列間相互滑移，不再符合理想晶體的有序排列，形成線狀缺陷，這種線狀缺陷稱為位錯(cuò)。,64,行業(yè)借鑒#,2、起源：,65,行業(yè)借鑒#,二、完整晶體的塑性變形方式,1、滑移：在外力作用下，晶體的一部分相對于另一部分，沿著一定晶面的一定晶向發(fā)生平移，使晶體面上的原子從一個(gè)平衡位置

22、平移到另一個(gè)平衡位置，此過程稱為滑移。與此同時(shí)，晶體發(fā)生了塑性變形。,66,行業(yè)借鑒#,滑移的結(jié)果：塑性變形，表面形成臺(tái)階。,外力作用下晶體滑移示意圖（微觀）,67,行業(yè)借鑒#,外力作用下晶體滑移示意圖 （a）滑移前；（b）滑移后,單晶試棒在拉伸應(yīng)力作用下的變形 （a）變形前；（b）變形后,68,行業(yè)借鑒#,三、位錯(cuò)的基本類型,晶體在不同的應(yīng)力狀態(tài)下，其滑移方式不同。根據(jù)原子的滑移方向和位錯(cuò)線取向的幾何特征不同，位錯(cuò)可分為以下三種類型： 1、刃位錯(cuò)； 2、螺位錯(cuò)； 3、混合位錯(cuò),69,行業(yè)借鑒#,1、刃位錯(cuò) 1）刃位錯(cuò)的產(chǎn)生,半原子面（EFGH）,位錯(cuò)線EF,刃位錯(cuò)示意圖,70,行業(yè)借鑒#,2

23、）幾何特征 位錯(cuò)線與原子滑移方向（即伯氏矢量b）相垂直； 滑移面上部位錯(cuò)線周圍原子受壓應(yīng)力作用，原子間距小于正常晶格間距； 滑移面下部位錯(cuò)線周圍原子受張應(yīng)力作用，原子間距大于正常晶格間距。,71,行業(yè)借鑒#,3）表示符號(hào)： 如果半個(gè)原子面在滑移面上方，稱為正刃位錯(cuò)，以符號(hào)“”表示；反之稱為負(fù)刃位錯(cuò)，以符號(hào)“”表示。符號(hào)中水平線代表滑移面，垂直線代表半個(gè)原子面。,正刃位錯(cuò),負(fù)刃位錯(cuò),72,行業(yè)借鑒#,2、螺位錯(cuò) 1）螺位錯(cuò)的產(chǎn)生,位錯(cuò)線EF,螺位錯(cuò)形成示意圖,a）與螺位錯(cuò)垂直的晶面的形狀 （b）螺位錯(cuò)滑移面兩側(cè)晶面上原子的滑移情況,73,行業(yè)借鑒#,2）幾何特征 位錯(cuò)線與原子滑移方向平行； 位錯(cuò)

24、線周圍原子的配置是螺旋狀的，即形成螺位錯(cuò)后，原來與位錯(cuò)線垂直的晶面，變?yōu)橐晕诲e(cuò)線為中心軸的螺旋面。,74,行業(yè)借鑒#,3）表示符號(hào),螺位錯(cuò)有左、右旋之分，分別以符號(hào)“”和“”表示。其 中小圓點(diǎn)代表與該點(diǎn)垂直的位錯(cuò)，旋轉(zhuǎn)箭頭表示螺旋的 旋轉(zhuǎn)方向。它們之間符合左手、右手螺旋定則。,75,行業(yè)借鑒#,3、混合位錯(cuò) 如果在外力作用下，兩部分之間發(fā)生相對滑移，在晶體內(nèi)部已滑移部分和未滑移部分的交線既不垂直也不平行滑移方向（伯氏矢量b），這樣的位錯(cuò)稱為混合位錯(cuò)。如下圖所示。位錯(cuò)線上任一點(diǎn)，經(jīng)矢量分解后，可分解為刃位錯(cuò)與螺位錯(cuò)分量。,76,行業(yè)借鑒#,混合位錯(cuò)（a）混合位錯(cuò)的形成； （b）混合位錯(cuò)分解為刃位

25、錯(cuò)與螺位錯(cuò)示意圖,77,行業(yè)借鑒#,四、位錯(cuò)的伯格斯矢量,位錯(cuò)線在幾何上的兩個(gè)特征： 位錯(cuò)線的方向，它表明給定點(diǎn)上位錯(cuò)線的取向，由人們的觀察方位來決定，是人為規(guī)定的； 是位錯(cuò)線的伯格斯矢量b，它表明晶體中有位錯(cuò)存在時(shí)，滑移面一側(cè)質(zhì)點(diǎn)相對于另一側(cè)質(zhì)點(diǎn)的相對滑移或畸變，由伯格斯于1939年首先提出，故稱為伯格斯矢量，簡稱為伯氏矢量。,78,行業(yè)借鑒#,1、位錯(cuò)線與伯格斯矢量的關(guān)系 1）刃位錯(cuò) 刃位錯(cuò)的伯氏矢量與位錯(cuò)線垂直，即 由此可以推斷，刃位錯(cuò)可以是任意形狀，但與刃位錯(cuò)相聯(lián)系的半個(gè)原子面一定是平面，或者說一根刃位錯(cuò)線一定在同一平面上。,79,行業(yè)借鑒#,各種形狀的刃位錯(cuò)（a）ABCDE折線是位錯(cuò)線（b）ABC折線是位錯(cuò)線 （c）EFGH環(huán)是位錯(cuò)線,80,行業(yè)借鑒#,2）螺位錯(cuò) 螺位錯(cuò)的伯格斯矢量與位錯(cuò)線平行，故螺位錯(cuò)線是一條直線。 右型螺位錯(cuò)； 左型螺位錯(cuò)。,81,行業(yè)借鑒