熱缺陷

熱缺陷是由於晶體中的原子(或離子)的熱運動而造成的缺陷。從幾何圖形上看是一種點缺陷。熱缺陷的數量與溫度有關，溫度愈高，造成缺陷的機會愈多。

基本介紹

• 中文名：熱缺陷
• 定義： 熱缺陷是由於晶體中的原子
• 分類：晶體中熱缺陷有兩種形態，
• 肖脫基缺陷：由於熱運動，晶體中陽離子

熱缺陷-分類

晶體中熱缺陷有兩種形態，一種是肖脫基(Schottky)缺陷，另一種是弗侖克爾(Frenkel)缺陷。

肖脫基缺陷

由於熱運動，晶體中陽離子及陰離子脫離平衡位置，跑到晶體表面或晶界位置上，構成一層新的界面，而產生陽離子空位及陰離子空位，不過，這些陽離子空位與陰離子空位是符合晶體化學計量比的。如：MgO晶體中，形成Mg2+和O2-空位數相等。而在TiO2中，每形成一個Ti4+離子空位，就形成兩個O2-離子空位。肖脫基缺陷實際產生過程是：由於靠近表面層的離子熱運動到新的晶面後產生空位，然後，內部鄰近的離子再進入這個空位，這樣逐步進行而造成缺陷。

弗侖克爾缺陷

弗侖克爾缺陷形成過程為：一種離子脫離平衡位置擠入晶體的間隙位置中去，形成所謂間隙（或稱填隙）離子，而原來位置形成了陽離子或陰離子空位。這種缺陷的特點是間隙離子和空位是成對出現的。弗侖克爾缺陷除與溫度有關外，與晶體本身結構也有很大關係，若晶體中間隙位置較大，則易形成弗侖克爾缺陷。如AgBr比NaCl易形成這種缺陷。

濃度計算

1、熱力學方法計算熱缺陷濃度

單質肖特基缺陷的平衡濃度，N>>n

n/N=exp（-△Gs/kT）

△Gs——形成一個肖特基缺陷時系統自由焓的變化

k——玻爾茲曼常數

MX型晶體肖特基缺陷平衡濃度，N>>n

n/N=exp（-△Gs/2kT）

弗倫克爾缺陷平衡濃度，N>>n

n/N=exp（-△Gf/2kT）

△Gf——形成一個弗倫克爾缺陷的自由焓變化

1、化學平衡方法計算熱缺陷濃度

MX2型晶體肖特基缺陷濃度（以GaF2為例）

[Vca'']=[exp(-△G/3kT)]/[4^(3/2)]

R——氣體常數

△G——形成1mol肖特基缺陷的自由焓變化

弗倫克爾缺陷濃度計算（以AgBr為例）

[Agi`]=[Vag']=exp（-△G/2kT）

△G——形成1mol弗倫克爾缺陷的自由焓變化