固體中的點(diǎn)缺陷ppt課件-在線瀏覽
2025-06-23 22:05本頁面
【正文】 離子，同時帶走兩個電子，形成空位缺陷： ? 例二：過量 Zn原子可以溶解在 ZnO中，進(jìn)入晶格的間隙位，形成 ，同時它把兩個電子松弛的束縛在其周圍，形成 ，也可以寫作 +2e’，這兩個電子很容易被激發(fā)到導(dǎo)帶中。由于在 Fe2+ Fe3+ Fe2+ Fe3+…… 之間，電子可以遷移，所以 Fe3O4是一種本征半導(dǎo)體。39。溫度越高，熱振動幅度加大，原子的平均動能隨之增加。這種由于晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動而形成的缺陷稱為熱缺陷。 弗倫克爾缺陷的特點(diǎn)是空位和間隙原子同時出現(xiàn)，晶體體積不發(fā)生變化，晶體不會因?yàn)槌霈F(xiàn)空位而產(chǎn)生密度變化。 晶體表面增加了新的原子層，晶體內(nèi)部只有空位缺陷。 肖特基缺陷和弗倫克爾缺陷 AgBr中的 Frenkel缺陷 KCl中的 Schottky缺陷 ? 弗倫克爾缺陷濃度： ? nF:弗倫克爾缺陷數(shù)目， N:格位數(shù)， Ni:間隙數(shù)， ?F:形成一對空位和間隙原子 /離子所需要能量 )2e x p()( 2/1 kTNNnc FiFF?????肖特基缺陷和弗倫克爾缺陷 肖特基缺陷和弗倫克爾缺陷 ? 肖特基缺陷濃度： ? nS:弗倫克爾缺陷數(shù)目， N:格位數(shù)， ?S:空位生成能 ? 一般來說形成空位缺陷生成能比間隙缺陷生成能要小一些。 ? 原理：離子晶體中空位缺陷會導(dǎo)致缺陷周圍的離子由于靜電引力不平衡而向外擴(kuò)張；金屬中，空位周圍的原子則向內(nèi)松弛 ? 方法：分別測量整個晶體的熱膨脹系數(shù)和晶格參數(shù)的熱膨脹系數(shù)，晶體的熱膨脹系數(shù)包括晶格本身的熱膨脹以及由肖特基缺陷所引起的膨脹，二者的差值反映了肖特基缺陷的存在及濃度。 ? 點(diǎn)缺陷雜質(zhì)原子無論進(jìn)入晶格間隙的位臵或取代主晶格原子，都必須在晶格中隨機(jī)分布，不形成特定的結(jié)構(gòu)。 ? 晶體的雜質(zhì)缺陷濃度僅取決于加入到晶體中的雜質(zhì)含量，而與溫度無關(guān)，這是雜質(zhì)缺陷形成（非本征缺陷）與熱缺陷形成（本征缺陷）的重要區(qū)別。 雜質(zhì)缺陷 ? 對于取代離子型晶體： ? 正負(fù)離子電負(fù)性差別較大，雜質(zhì)離子應(yīng)進(jìn)入與其電負(fù)性相近的離子的位臵上。 ? 例：各種金屬間化合物或者共價化合物中，原子半徑相近的 (15%)元素可以相互取代。 雜質(zhì)缺陷 ? 對于生成間隙 ? 雜質(zhì)原子 /離子能否進(jìn)入晶體的間隙位臵，主要決定于體積效應(yīng)。如： H、C原子， Li+、 Cu+離子等。 當(dāng)雜質(zhì)離子的價態(tài)和它所取代的基質(zhì)晶體中 的離子的價態(tài)不同時，會給晶體帶入額外的電荷， 這些額外的電荷必須同時由具有相反電荷的其它 缺陷來加以補(bǔ)償，使整個晶體保持電中性，摻雜 才能繼續(xù)進(jìn)行。TiTi34131 OTiTiBaLa ???? ????雜質(zhì)缺陷 ? 例二：利用摻在過程必須遵循電中性原則，制備具有指定載流子濃度的材料。 ? 反應(yīng)如下： ONiLiON iOOLi ????? ????? 122 4/)1(2/雜質(zhì)缺陷 ? 為保持電中性，每引入一個 Li+，則相應(yīng)的有一個 Ni2+被氧化為 Ni3+，最后形成的化合物可以表示為： ? 存在的缺陷為： 和 ? 缺陷相當(dāng)于 Ni2+離子上束縛著一個正空穴 (Ni2++h正空穴 h ? 如果直接在弱氧化性氣氛中加熱 NiO，也可以將部分 Ni2+被氧化為 Ni3+ ONiNiLi ???? 213 ???39。 ? 導(dǎo)帶 (Conduction band)：導(dǎo)帶中的電子可在晶體中自由運(yùn)動。 施主缺陷 ? As摻入 Ge中，形成 ? As有 5個價電子，電子填滿晶體價帶之后，還多出一個，相當(dāng)于 ，但 As原子對這個額外電子的束縛相對于 Ge原子要弱，因此該電子的能量高于一般價帶中的電子，而位于導(dǎo)帶底部的禁帶中。 這種以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體叫做 n型半導(dǎo)體。 ?GeB?? hBGe,受主缺陷 導(dǎo)帶 價帶 EA ,GeBEA是使 放出一個空穴所需能量 是一個能接受電子的缺陷，叫
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