位錯密度

位錯密度定義為單位體積晶體中所含的位錯線的總長度，單位是1/平方厘米。位錯密度的另一個定義是：穿過單位截面積的位錯線數目，單位也是1/平方厘米。

基本介紹

• 中文名：位錯密度
• 外文名：Dislocation Density
• 單  位：1/平方厘米 
• 應  用：晶體結構

位錯密度的定義

在通常的晶體中都存在大量的位錯，而這些位錯的量就用位錯密度來表示。位錯密度定義為單位體積晶體中所含的位錯線的總長度。位錯密度的另一個定義是：穿過單位截面積的位錯線數目，單位也是1/平方厘米。

位錯密度的測定

1.切割、研磨樣品。

2.化學拋光：採用HF:HNO=1：（3~5)的拋光液。注意反應不要太劇烈，以避免樣品氧化。最好不讓晶體表面暴露於空氣之中。

3. 化學腐蝕：一般HF:CrO3(33%)水溶液=1：1的腐蝕液，此腐蝕液具有擇優性，且顯示可靠。

4.在腐蝕液中侵泡10～15min可以全部顯露出來。

5.在顯微鏡下觀看位錯的面密度（ND）

S——單晶截面積；N——穿過截面積S的位錯線

金相顯微鏡視場面積的大小需依據晶體中位錯密度的大小來選定。一般位錯密度大時，放大倍數也應大些。國家標準（GB1554-79）中規定：位錯密度在104個/cm2以下者，採用1mm2的視場面積；位錯密度在104個/cm2以上者，採用0.2mm2的視場面積。並規定取距邊緣2mm的區域內的最大密度作為出廠依據。

位錯密度對材料力學的影響

1對金屬材料來說，位錯密度對材料的韌性，強度等有影響。

2位錯密度越大，材料強度越大，延性越不好。

3位錯密度取決於材料變性率的大小。在高形變率荷載下，位錯密度持續增大，因為高應變率下材料的動態回復與位錯攀岩被限制，因而位錯密度增大，材料強度增大，可以等同於降低材料溫度。

位錯的形態特點

1.由於位錯是已滑移區和未滑移區的邊界，所以位錯線不能中止在品體內部，而只能中止在晶體的表面或晶界上。

2.在品體內部，位錯線一定是封閉的，或者自身封閉成一個位錯圈，或者構成三維位錯網。

鍺單晶中位錯密度的影響因素

直拉法生長的空間太陽能電池用鍺單晶中位錯密度的影響因素有 :

1.籽晶中位錯延伸對晶體中位錯密度的影響 ;

2.溫度梯度對位錯密度的影響 ;

3.固液界面形狀對位錯密度的影響 ;

4.機械因素對位錯密度的影響

通過 d a s h 技術排除籽晶中位錯的影響 ; 通過調整晶體 所處的熱場 ( 改變堝位和保溫筒高度 ) 、 改變熔體中軸向負溫度梯度的狀況 ( 增加坩堝桿的保溫效果和開雙加熱器 ) 和通過設計出軸向溫度梯度為線性溫度梯度徑向溫度梯度較小的熱 場來減小溫度梯度對位錯密度的影響 ; 通過調整固液界面形 狀 ( 改變拉速 、 堝 轉和晶轉 ) 來改善由於固液界面形狀不佳帶來的位錯增值現象 。通過上述措施可以基本消除單晶中位錯排 、 位錯堆以及小角晶界 , 得到低位錯密度的單晶 。