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2.1 Types of point defects在线视频

下一节:2.1 Types of point defects

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2.1 Types of point defects课程教案、知识点、字幕

同学们好

这节课我们学习晶体结构缺陷

主要内容有缺陷产生的原因 缺陷的分类

重点讲述点缺陷及其分类

缺陷化学反应方程式的书写

缺陷浓度的计算以及非化学计量化合物

首先我们来看什么是缺陷

实际晶体与理想晶体相比

有一定程度的偏离或不完美性

把两种结构发生偏离的区域就叫缺陷

那么缺陷产生的原因是什么

温度升高

质点发生热震动

偏离平衡位置

and form defects

形成缺陷

也可能由于

掺入杂质或环境气氛的改变

为什么要研究缺陷呢

研究缺陷有利于寻找排除缺陷的方法

提高材料的性能

有目的的

引入缺陷 改善材料某一方面的性能

材料的发光发色等都是以缺陷为基础的

主要给大家介绍点缺陷

点缺陷在三维方向上的尺寸都很小

处在一两个原子大小的级别

其主要有两种分类方式

实际晶体偏离理想晶体的几何位置

可分为三类

正常节点的位置没有被质点占据

空位如图所示

间隙原子

是指质点进入间隙位置如2所示

最后是杂质原子

它是指杂质原子进入晶格中

这可能是在结晶过程中混入的

或者有目的加入的

杂质原子可分为以下两类

当杂质原子进入间隙位置时

就叫间隙杂质原子

当杂质原子取代

或者置换正常结点位置的原子时

叫取代或置换杂质原子

如左图所示

白点代表的溶剂原子

黑点代表溶质原子

当溶质原子置换正常结点的溶剂原子

就形成了置换固溶体

如右图所示

小黑点是溶质原子

当小黑点进入间隙位置

就形成间隙固溶体

另外按缺陷产生的原因可分为三类

热缺陷 杂质缺陷

和非化学计量结构缺陷

首先我们来看热缺陷

什么叫热缺陷

当晶体的温度高于0 K时

由于晶格内原子热运动

一部分能量较大的原子

离开平衡位置而形成的缺陷

热缺陷主要包括Frenkel缺陷

和Schottky缺陷

首先我们来看弗伦克尔缺陷

如图所示

正常结点的原子离开原来的位置

进入间隙形成间隙原子

在原来的位置形成空位

特点是空位和间隙是成对产生的

晶体不发生体积的改变 所以密度不变化

通常来说

理想晶体中原子在平衡位置 能量较低

而进入间隙形成间隙原子能量较高

因此

实际晶体比理想晶体能量高

下面我们来看Schottky缺陷

如图

质点通过热运动跃迁到晶体的表面

而在原来的位置形成空位

就产生肖特基缺陷

需要注意的是 对于离子晶体来说

为了保持电中性

阳阴离子会同时迁移到表面

留下正离子空位和负离子空位

因而

肖特基缺陷的特点是质点迁移到表面

正离子空位和负离子空位是成对产生的

由于质点迁移到了表面

所以晶体的体积增大

那么晶体主要产生那种缺陷呢

我们可以从能量的角度来分析

形成肖特基缺陷能量较低

所以通常以肖特基缺陷为主

另一类是杂质缺陷

杂质缺陷是指

杂质原子进入晶体而产生的缺陷

它主要分为间隙杂质和置换杂质

杂质缺陷与热缺陷不同

热缺陷浓度与温度有关

杂质缺陷的浓度

只取决于杂质的溶解度和掺杂量

它可能是由于自身存在的

或有目的加入的以改善晶体的某种性能

最后一种是非化学计量结构缺陷

它是指存在于非化学计量化合物中的结构缺陷

化合物化学组成与周围环境和气氛有关

不同种类的离子或原子数之比不是整数比

比如二氧化钛,在还原气氛

一部分氧脱离原来的位置

钛氧比不是1:2 而变成1:2-x

就形成了非化学计量结构缺陷

它实质上是一个电荷缺陷

这节课就讲到这里

同学们再见

Fundamentals of Inorganic Materials Science课程列表:

1 Introduction

-Introduction

-introduction

-Test for chapter 1

2 Crystal Imperfection

-2.1 Type of defect

--2.1 Types of point defects

--2.1 Types of point defects

-2.2.1 The expression methods of point defects

--2.2.1 The expression methods of point defects

--2.2.1 The expression methods of point defects

-2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation

-2.3 Calculation of thermal defect concentration

--2.3 Calculation of thermal defect concentration

--2.3 Calculation of thermal defect concentration

-2.4 Non-stoichiometric compounds

--2.4 Non-stoichiometric compounds

--2.4 Non-stoichiometric compounds

-Homework for chapter 2

-Test for chapter 2

3 Solid solution

-3.1 The classification of solid solutions

--3.1 The classification of solid solutions

--3.1 The classification of solid solutions

-3.2 Substitutional solid solution

--3.2 Substitutional solid solution

--3.2 Substitutional solid solution

-3.3 Interstitial solid solution

--3.3 Interstitial solid solution

--3.3 Interstitial solid solution

-3.4 The research method of solid solutions

--3.4 The research method of solid solutions

--3.4 The research method of solid solutions

-3.5 Questions for crystal imperfection and solid solution

--Questions for crystal imperfection and solid solution

-Homework for chapter 3

-Test for chapter 3

4 Melt and glass

-4.1 Melt structure

--4.1 Melt structure

--4.1 Melt structure

-4.2 The properties of the melt

--4.2.1 The properties of the melt_viscosity

--4.2.2 The properties of the melt_surface tension

--4.2 The properties of the melt

-4.3 The characteristics of glass

--4.3 The characteristics of glass

--4.3 The characteristics of glass

-4.4 The formation of glass

--4.4.1 The formation of glass_kinetics conditions

--4.4.2 The formation of glass_crystal chemical conditions

--4.4 The formation of glass

-4.5 The structure of glass

--4.5 The structure of glass

--4.5 The structure of glass

-4.6 The typical glass

--4.6 The typical glass

--4.6 The typical glass

-4.7 Questions for melt and glass

--Questions for melt and glass

-Test for chapter 4

5 Phase equilibrium

-5.1 Phase equilibrium in silicate systems

--5.1 Phase equilibrium in silicate system

--5.1 Phase equilibrium in silicate system

-5.2 One-component system phase diagram

--5.2 One-component system phase diagram

--5.2 One-component system phase diagram

-5.3 Applications of one-component diagrams

--5.3 Applications of one-component diagrams

--5.3 Applications of one-component diagrams

-5.4 Binary diagrams

--5.4.1 Binary diagram with eutectic point

--5.4.2 Binary system with a congruent melting compound and one with an incongruent melting compound

--5.4.3 Other five types of phase diagrams of binary systems

--5.4 Binary diagrams

-5.5 Applications of binary phase diagrams

--5.5 Applications of binary phase diagrams

--5.5 Applications of binary phase diagrams

-5.6 Ternary diagrams

--5.6.1 Representation of ternary system composition

--5.6.1 Representation of ternary system composition

--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system

--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system

--5.6.3 (1) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 (2) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 (3) Basic types of ternary phase diagrams

--5.6.3 Basic types of ternary phase diagrams

-5.7 Applications of ternary phase diagrams

--5.7 Applications of ternary phase diagrams

--5.7 Applications of ternary phase diagrams

-5.8 Research methods of phase equilibrium

--5.8 Research methods of phase equilibrium

--5.8 Research methods of phase equilibrium

-5.9 Questions for phase equilibria

--Questions for phase equilibria

-Homework for chaper 5

-Test for chapter 5

6 Diffusion

-6.1 Overview of diffusion

--6.1 Overview of diffusion

--6.1 Overview of diffusion

-6.2 The kinetic equations of diffusion

--6.2 The kinetic equations of diffusion

--6.2 The kinetic equations of diffusion

-6.3 The thermodynamic equation of diffusion

--6.3 The thermodynamic equation of diffusion

--6.3 The thermodynamic equation of diffusion

-6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient

-6.5 Diffusion in solid

--6.5 Diffusion in solid

--6.5 Diffusion in solid

-6.6 Factors affecting diffusion

--6.6 Factors affecting diffusion

--6.6 Factors affecting diffusion

-6.7 Questions for diffusion

--Questions for diffusion

-Homework for chaper 6

-Test for chapter 6

7 Solid state reactions

-7.1 Overview of solid state reactions

--7.1 Overview of solid state reactions

--7.1 Overview of solid state reactions

-7.2 Kinetic equation of solid state reaction

--7.2 Kinetic equation of solid state reaction

-7.3 Factors affecting the solid state reaction

--7.3 Factors affecting the solid state reaction

--7.3 Factors affecting the solid state reaction

-Homeword for chapter 7

8 Phase transformation

-8.1 The categories of phase transformation

--8.1 The categories of phase transformation

--8.1 The categories of phase transformation

-8.2 Crystallization

--8.2.1 Crystallization thermodynamics

--8.2.2 Crystallization kinetics

--8.2 Crystallization

-8.3 Phase Separation of glass

--8.3 Phase separation of glass

--8.3 Phase separation of glass

-8.4 Questions for phase transformation

--Questions for phase transformation

-Test for chapter 8

9 Sintering

-9.1 Overview of sintering

--9.1 Overview of sintering

--9.1 Overview of sintering

-9.2 The driving forces and models of sintering

--9.2 The driving forces and models of sintering

--9.2 The driving forces and models of sintering

-9.3 Solid state sintering

--9.3.1 Evaporation-Condensation mass transfer

--9.3.2 Diffusion mass transfer

--9.3 Solid state sintering

-9.4 Liquid phase sintering

--9.4.1 Flow mass transfer

--9.4.2 Solution-Precipitation mass transfer

--9.4 Liquid phase sintering

-9.5 Grain growth and secondary recrystallization

--9.5.1 Grain growth

--9.5.2 Secondary recrystallization

--9.5 Grain growth and secondary recrystallization

-9.6 Factors affecting sintering

--9.6 Factors affecting sintering

--9.6 Factors affecting sintering

-9.7 Questions for sintering

--Questions for sintering

-Homework for chapter 9

-Test for chapter 9

2.1 Types of point defects笔记与讨论

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