固體物理學(xué)教案ppt課件-展示頁(yè)
2025-05-15 22:05本頁(yè)面
【正文】 無(wú)關(guān)，有： 2n Dnt? ???—— Fick第二定律 ? 方程的解與初始條件和邊界條件有關(guān)。 返回 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 晶體中原子的擴(kuò)散 ? 擴(kuò)散的宏觀規(guī)律 ? 擴(kuò)散的微觀機(jī)制 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 ? 晶體中原子擴(kuò)散的本質(zhì)是原子無(wú)規(guī)的布朗運(yùn)動(dòng)。 ? 與雜質(zhì)引進(jìn)的局部能態(tài)不同，自陷態(tài)永遠(yuǎn)追隨著電子從晶格中一處移到另一處，沒(méi)有固定不動(dòng)的中心。離子的這種位移極化所產(chǎn)生的庫(kù)侖引力趨于阻止電子從這區(qū)域逃出去，即電子所在處出現(xiàn)了趨于束縛這電子的勢(shì)阱。 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 ? 極化子 ? 當(dāng)一個(gè)電子被引入到一個(gè)完整的晶體中時(shí)，會(huì)使得原來(lái)的周期性勢(shì)場(chǎng)發(fā)生局部的畸變，這也構(gòu)成一種點(diǎn)缺陷。該空位能夠 吸收可見(jiàn)光使原來(lái)透明的晶體出現(xiàn)顏色，因而稱(chēng)它們?yōu)? 色心 , 最簡(jiǎn)單的色心是 F心。 ? 由于 u1 u2 ， uf ，所以，在一般情況下，空位是晶體 中主要的熱缺陷。 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 ? 熱缺陷的統(tǒng)計(jì) 1) 熱缺陷的數(shù)目 ? 由熱力學(xué)可知，在等溫過(guò)程中，當(dāng)熱缺陷數(shù)目達(dá)到平衡時(shí)，系統(tǒng)的自由能取極小值： 0TFn??? ??????a）空位的平衡數(shù)目 設(shè) ：晶體中原子總數(shù)： N 形成一個(gè)空位所需能量： u1 晶體中空位數(shù)： n1（ N n1 ） 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 由于晶體中出現(xiàn)空位，系統(tǒng)自由能的改變： F U T S? ? ? ? ?11U n u?? ， W：系統(tǒng)可能出現(xiàn)的微觀狀態(tài)數(shù) BS k lnW?晶體中沒(méi)有空位時(shí)，系統(tǒng)原有的微觀狀態(tài)數(shù)為 W0， 由于出現(xiàn)空位，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)增加 W1。 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 點(diǎn)缺陷 ? 熱缺陷 ? 熱缺陷的統(tǒng)計(jì) ? 雜質(zhì)原子 ? 色心 ? 極化子 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 ? 熱缺陷 ? 點(diǎn)缺陷 __晶體周期性被破壞的程度在一個(gè)點(diǎn)附近 1至幾個(gè)原子間距范圍 . ? 熱缺陷 __由于晶格熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷 .包含空位、填隙原子和夫侖克爾缺陷。 ? 按缺陷在空間的幾何構(gòu)型可將缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷 ，它們分別取決于 缺陷的延伸范圍 是零維、一維、二維還是三維來(lái)近似描述?；蚨嗷蛏俚卮嬖谶@樣那樣的缺陷。貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 第五章 晶體中的缺陷 ? 完美晶體： 所有原子或離子都排列在晶格中它們自己的位置上，沒(méi)有外來(lái)的雜質(zhì)；晶體的原子之比符合化學(xué)計(jì)量比。 ? 實(shí)際晶體： 與理想晶體有一些差異。 貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 ? 晶體缺陷 的存在，破壞了完美晶體的有序性，引起晶體內(nèi)能 U和熵 S增加。每一類(lèi)缺陷都會(huì)對(duì)晶體的性能產(chǎn)生很大影響，例如點(diǎn)缺陷會(huì)影響晶體的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能，線缺陷會(huì)嚴(yán)重影響晶體的強(qiáng)度、電性能等。 1）空位（ Schottky缺陷） 和填隙原子 2） Frenkel缺陷：空位 —填隙原子對(duì)稱(chēng)為 Frenkel缺陷 。 假設(shè)： W0和 W1相互獨(dú)立，有： W＝ W0 W1 0 0 1B B BS S S k l n W k l n W k l n W? ? ? ? ? ? ?于是有： 1BS k l nW??貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 ? ?11111!!!nNnNnWNnC ????在 N+n1個(gè)原子位置中出現(xiàn) n1個(gè)空位，其微觀狀態(tài)數(shù)為： ? ?11 1 1 1 11!!!BBNnF n u k T l nW n u k T l nNn?? ? ? ? ?達(dá)到平衡時(shí)： ? ?10Fn? ???利用 Stirling公式，當(dāng) x很大時(shí)，有： ? ?!d l n x l n xdx ?? ? ? ?1 1 110BF u k T l n N n l n nn? ??? ? ? ? ? ? ????貴州大學(xué)新型光電子材料與技術(shù)研究所 111e x pBnuN n k T?????????11 e x pBunNkT??? ? ?????1nN ???b）間隙原子的平衡數(shù)目
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