点缺陷

点缺陷是晶体中晶格上的一种局部错乱，影响范围只有邻近几个粒子。根据点缺陷不同的成因可以将点缺陷分为下面三类：本征缺陷、杂质缺陷和电子缺陷。

点缺陷本征缺陷

本征缺陷的类型是，在点阵中晶格结点出现空位，或在不该有粒子的间隙上多出了粒子（间隙粒子）。此外，还可能是一种粒子占据了另一种粒子应该占据的位置形成错位。这些缺陷的产生，主要由于粒子的热运动。任何高于OK的实际晶体，晶格结点上的粒子都在其平衡位置附近做热运动，若干能量较高的粒子脱离其平衡位置从而形成缺陷。

点缺陷杂质缺陷

杂质缺陷是点缺陷中数目最多的一类。半径较小的杂质粒子常以间隙粒子进入晶体。离子晶体中如果杂质离子的氧化数与所取代的离子不一致，就会给晶体带来额外电荷。这些额外电荷必须通过其他相反电荷的离子来补偿或通过产生空位来抵消，以保持整个晶体的电中性。杂质缺陷一般并不改变原基质晶体的晶格，但会因晶格畸化而活化，为粒子的迁移提供条件。

点缺陷电子缺陷

电子缺陷则可以认为是以上两类缺陷引起的一种电子效应缺陷。按照能带理论，OK下大多数半导体材料的纯

净完整晶体都是电绝缘体，但在高于OK的温度下，由于热激发、光辐照等因素会使少数电子从满带激发到导带，原来满带中被这些电子占据的能级便空余出来，能带中的这些空轨道称为空穴。满带中的空穴和导带中的部分电子是使半导体导电的主要原因，可见，实际晶体中的微量杂质和其他缺陷改变了晶体的能带结构并控制着其中电子和空穴的浓度及其运动，对晶体的性能具有重要的影响。

晶体生长过程中的点缺陷，可以通过数值模拟方法进行预测。数值模拟是用来获得廉价的完整的和全面细节的结晶过程，以此方法用来预测晶体生长及改善晶体生长技术。对于无经验人员,可以形象化展示熔体流动的历史点缺陷，通过晶体生长仿真软件FEMAG可以预知在晶体生长过程中的点缺陷（自裂缝和空缺） 。

在液晶显示器中的点缺陷分为：亮点、暗点和坏点。

点缺陷亮点

在黑屏的情况下呈现的R、G、B点叫做亮点。

亮点的出现分为两种情况：

(1)在黑屏的情况下单纯地呈现R或者G或者B色彩的点。

(2)在切换至红、绿、蓝三色显示模式下，只有在R或者G或者B中的一种显示模式下有白色点，同时在另外两种模式下均有其他色点的情况，这种情况是在同一像素中存在两个亮点。

点缺陷暗点

在白屏的情况下出现非单纯R、G、B的色点叫做暗点。

暗点的出现分为两种情况：

(1)在切换至红、绿、蓝三色显示模式下，在同一位置只有在R或者G或者B一种显示模式下有黑点的情况，这种情况表明此像素内只有一个暗点。

(2)在切换至红、绿、蓝三色显示模式下，在同一位置上在R或者G或者B中的两种显示模式下都有黑点的情况，这种情况表明此像素内有两个暗点。

点缺陷坏点

在白屏情况下为纯黑色的点或者在黑屏下为纯白色的点。在切换至红、绿、蓝三色显示模式下此点始终在同一位置上并且始终为纯黑色或纯白色的点。这种情况说明该像素的R、G、B三个子像素点均已损坏，此类点称为坏点。2100433B

点缺陷指对晶体的扰动（除相关的弹性应变外）在任何方向上仅波及几个原子间距的结构缺陷。最简单的点缺陷为点阵空位和填隙原子，前者是空缺一个原子的正常阵点，称为肖脱基缺陷；后者是占据点阵间隙位置的原子。一对相距较近而处于亚平衡状态的空位和填隙原子称为夫伦克耳缺陷。在一定温度T 时，形成能量为Ui的点缺陷存在一定的热力学平衡浓度ci∝exp(-Ui/kT)。例如Au在600℃时，106个原子里有8个，当温度升至1000℃时，104个原子中就有5个。此外，通过淬火、辐照、掺杂、范性形变和改变化学配比等多种方式也能引入大量非平衡点缺陷。晶体中的外来原子，即杂质或溶质原子，是称作化学缺陷的另一类点缺陷，它们可以以代位或填隙方式存在。

点缺陷的概念最先是为解释离子晶体的导电性而提出来的。半个世纪来，点缺陷的理论和实验研究已在各种键合类型的晶体中广泛展开。点缺陷是晶体中物质输运过程的主要媒介，是一系列弛豫现象的物理根源，也是容纳晶体对化学配比偏离的重要方式。点缺陷还可以交互作用形成多种复合点缺陷、点缺陷群，构成有序化结构及各种广延缺陷，因而对于晶体结构敏感的许多性质有着至关重要的影响。

本项目将根据由热力学平衡原理推出的二元氧化物点缺陷反应方程组，利用Paulsen提出的分布逼近与筛选法建立精确完整的点缺陷相图计算软件。所得软件将用于研究：1）典型固体氧化物燃料电池（SOFC）电解质和电极材料载流子分布及输运特性受工作条件的影响及其对电池性能的影响；2）点缺陷分布在电解质-电极材料界面的行为；3）点缺陷平衡对材料匹配和性能稳定性如热膨胀性能匹配和界面化学反应的影响。.本项目的开展有助于推进SOFC固体缺陷性质的微观机制的研究，特别是有助于对限制燃料电池技术商业化的材料制备和性能稳定性及其工程设计提供理论指导，有重要的应用前景。 2100433B

1绪论

1.1结构缺陷理论的产生

1.2晶体结构缺陷的类型

2点缺陷的基本性质

2.1引言

2.2点缺陷的种类及产生途径

2.3点缺陷的平衡浓度

2.4点缺陷的形成能

2.5点缺陷的运动和结合

2.6点缺陷的形成熵和迁移熵

2.7金属中的淬火空位

2.8金属因辐照产生的点缺陷

3线缺陷的基本性质

3.1引言

3.2位错的类型

3.3位错的伯格斯矢量

3.4位错周围的应力场及弹性能

3.5位错的运动

3.6位错的起源与增殖

3.7位错的塞积

3.8位错的交割

3.9位错动力学

3.10典型晶体中的位错

3.11位错的实验观测

4面缺陷的基本性质

4.1引言

4.2小角度晶界

4.3大角度晶界

4.4相界

4.5单相多晶体中的晶粒形状

5缺陷间的交互作用

5.1点缺陷与位错的交互作用

5.2位错与位错间的交互作用

5.3位错与面缺陷的交互作用

6结构缺陷对材料力学性能的影响

6.1晶体的软硬实质

6.2三类晶体的屈服现象

6.3流变应力与位错密度

6.4加工硬化

6.5固溶强化

6.6晶体的断裂

6.7合金中第二相强化

6.8高温强度的位错理论

6.9疲劳强度的位错理论

6.10多晶材料的晶界强化机制

7结构缺陷对材料物理性能的影响

7.1缺陷与晶体的电学性能

7.2缺陷与半导体性能

7.3缺陷与离子晶体物理性能

7.4缺陷与磁学性能

参考文献 2100433B