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文檔簡介

Chapter3CrystalStructureDefect3.1晶體結構缺陷的類型3.2點缺陷（pointdefect）3.3固溶體（solidsolution）3.4非化學計量化合物（nonstoichiometriccompound）3.5線缺陷（linedefect）3.6面缺陷（facedefect）

非化學計量化合物：實際化合物中負離子與正離子的比例不符合定比或倍比定律的化合物。

特點：1）產生及缺陷濃度與氣氛性質、壓力有關；2）可看作是本身高低氧化態之間的固溶體；3.4非化學計量化合物3）缺陷濃度與溫度有關；4）都是半導體。兩大類半導體材料：摻雜半導體：如Si、Ge中摻雜B、P，Si中摻P為n型半導體；非化學計量化合物半導體金屬離子過剩（n型）：負離子缺位和間隙正離子負離子過剩（p型）：正離子缺位和間隙負離子缺陷反應方程式應如下：又∵TiTi+e'=Ti'Ti等價于

根據質量作用定律，平衡時，[e']=2[]：1）∴TiO2的非化學計量對氧壓力敏感，在還原氣氛中才能形成TiO2-x。燒結時，氧分壓不足會導致升高，得到灰黑色的TiO2-x，而不是金黃色的TiO2。2），電導率隨氧分壓升高而降低。3）若PO2不變，則∴電導率隨溫度的升高而呈指數規律增加，反映了缺陷濃度與溫度的關系。圖3-4-1

TiO2-x結構缺陷示意圖（I）為什么TiO2-x是一種n型半導體？TiO2-x結構缺陷在氧空位上捕獲兩個電子，成為F-色心。色心上的電子能吸收一定波長的光，使氧化鈦從黃色變成藍色直至灰黑色。二、由于間隙正離子，使金屬離子過剩如Zn1+xO、Cdl+xO，過剩金屬離子進入間隙位置，帶正電；為了保持電中性，等價電子被束縛在間隙位置金屬離子周圍，也形成一種色心（間隙正離子＋電子）。ZnO在鋅蒸汽中加熱，顏色會逐漸加深，就是形成這種缺陷的緣故。由于間隙正離子，使金屬離子過剩型結構（II）

e（1）雙電荷間隙模型：則：2[Zn··]=[e']

按質量作用定律：則有：在650℃下ZnO電導率與氧分壓的關系0.61.02.63.01.81.4-2.5-2.72.2-2.1logσ-2.3LogPO2(mmHg)

實測ZnO電導率與氧分壓的關系支持了單電荷間隙模型，即后一種是正確的。三、由于存在間隙負離子，使負離子過剩目前只發現UO2+x，可看作U2O8在UO2中的固溶體。當在晶格中存在間隙負離子時，為了保持電中牲，結構中引入電子空穴，相應的正離子升價，電子空穴在電場下會運動，為P型半導體。由于存在向隙負離子，使負離子過剩型結構（III）

hh四、由于正離子空位的存在，引起負離子過剩如Cu2-xO、Fe1-xO以FeO為例：等價于：即鐵離子空位帶負電，為保持電中性，兩個電子空穴被吸引到空位周圍，形成一種V-色心（正離子空位＋電子空穴）。根據質量作用定律[OO]≈1[h·]=2[VFe'']由此可得：

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