1、習題：第一章  第二章  第三章  第四章  第五章  第六章  第七章  第八章  第九章  第十章  第十一章 答案：第一章  第二章  第三章  第四章  第五章  第六章  第七章  第八章  第九章  第十章&

2、#160; 第十一章     3-2 略。     3-2試述位錯的基本類型及其特點。    解：位錯主要有兩種：刃型位錯和螺型位錯。刃型位錯特點：滑移方向與位錯線垂直，符號，有多余半片原子面。螺型位錯特點：滑移方向與位錯線平行，與位錯線垂直的面不是平面，呈螺施狀，稱螺型位錯。    3-3非化學計量化合物有何特點？為什么非化學計量化合物都是n型或p型半導體材料？    解：非化學計量化

3、合物的特點：非化學計量化合物產生及缺陷濃度與氣氛性質、壓力有關；可以看作是高價化合物與低價化合物的固溶體；缺陷濃度與溫度有關，這點可以從平衡常數看出；非化學計量化合物都是半導體。由于負離子缺位和間隙正離子使金屬離子過剩產生金屬離子過剩（n型）半導體，正離子缺位和間隙負離子使負離子過剩產生負離子過剩（p型）半導體。    3-4影響置換型固溶體和間隙型固溶體形成的因素有哪些？    解：影響形成置換型固溶體影響因素： （1）離子尺寸：15%規律：1.（R1-R2）/R1>15%不連續。2.<15%連續。3

4、.>40%不能形成固熔體。（2）離子價：電價相同，形成連續固熔體。 （ 3）晶體結構因素：基質，雜質結構相同，形成連續固熔體。（4）場強因素。（5）電負性：差值小，形成固熔體。差值大形成化合物。    影響形成間隙型固溶體影響因素：（1）雜質質點大小：即添加的原子愈小，易形成固溶體，反之亦然。（2）晶體（基質）結構：離子尺寸是與晶體結構的關系密切相關的，在一定程度上來說，結構中間隙的大小起了決定性的作用。一般晶體中空隙愈大，結構愈疏松，易形成固溶體。（3）電價因素：外來雜質原子進人間隙時，必然引起晶體結構中電價的不平衡，這時可以通過生成空位，產生部

5、分取代或離子的價態變化來保持電價平衡。    3-5試分析形成固溶體后對晶體性質的影響。    解：影響有：（1）穩定晶格，阻止某些晶型轉變的發生；（2）活化晶格，形成固溶體后，晶格結構有一定畸變，處于高能量的活化狀態，有利于進行化學反應；（3）固溶強化，溶質原子的溶入，使固溶體的強度、 硬度升高；（4）形成固溶體后對材料物理性質的影響：固溶體的電學、熱學、磁學等物理性質也隨成分而連續變化，但一般都不是線性關系。固溶體的強度與硬度往往高于各組元，而塑性則較低，3-6說明下列符號的含義：VNa，VNa'，VC

6、l，（VNa'VCl），CaK，CaCa，Ca i    解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個單位負電荷；氯離子空位，帶一個單位正電荷；最鄰近的Na+空位、Cl-空位形成的締合中心；Ca2+占據K.位置，帶一個單位正電荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+處于晶格間隙位置。    3-7寫出下列缺陷反應式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶體；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶體；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗倫克爾缺陷（Ag+進入間隙）。  

7、60; 解：  （1）NaClNaCa+ ClCl + VCl·    （2）CaCl2CaNa· + 2ClCl + VNa    （3）OVNa + VCl·    （4）AgAgVAg + Agi·    3-8 MgO的密度是3.58g/cm3，其晶格參數是0.42nm，計算單位晶胞MgO的肖特基缺陷數。    解：設有缺陷的Mg

8、O晶胞的晶胞分子數為x，晶胞體積V=（4.20）3，x=VN0/M=3.96,單位晶胞的肖脫基缺陷數=4-x=0.04。    3-9 MgO（NaCl型結構）和Li2O（反螢石型結構）均以氧的立方密堆為基礎，而且陽離子都在這種排列的間隙中，但在MgO中主要的點缺陷是肖特基缺陷，而在Li2O中是弗倫克爾型，請解釋原因。    解：Mg占據四面體空隙，Li占據八面體空隙。    3-10 MgO晶體的肖特基缺陷生成能為84kJ/mol，計算該晶體1000K和1500K的缺陷濃度

9、。（答：6.4×103，3.5×102）    解：n/N=exp（-E/2RT），R=8.314，T=1000k：n/N=6.4×10-3；T=1500k：n/N=3.5×10-2。    3-11非化學計量化合物 FexO中，Fe3+Fe2+0.1，求 FexO中的空位濃度及 x值。（答： 2.25×105；0.956）    解：Fe2O32FeFe· + 3OO + VFe   

10、    y           2y              yFe3+2yFe2+1-3yO，  X=1-y=1-0.0435=0.9565,Fe0.9565OVFe=2.22×10-2    3-12非化學計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質、壓力大

11、小相關，如果增大周圍氧氣的分壓非化學計量化合物Fe1-xO及Zn1+xO的密度將發生怎么樣的變化？增大還是減小？為什么？    解：       Zn（g）Zni· + eZn（g） + 1/2O2 = ZnO  Zni· + e+ 1/2O2 ZnO ZnO=ePO2    Zni·    O2（g） OO + VFe + 2h k=OO VFeh·/PO

12、21/2=4OO VFe3/ PO21/2   VFe PO2-1/6，    PO2     VFe        3-13對于刃位錯和螺位錯，區別其位錯線方向、伯氏矢量和位錯運動方向的特點。    解：刃位錯：位錯線垂直于位錯線垂直于位錯運動方向；螺位錯：位錯線平行于 位錯線平行于位錯運動方向。     3-14圖3-1是晶體二維圖形

13、，內含有一個正刃位錯和一個負刃位錯。    （1）圍繞兩個位錯伯格斯回路，最后得伯格斯矢量若干？    （2）圍繞每個位錯分別作伯氏回路，其結果又怎樣？  圖3-1     解：略。    3-15有兩個相同符號的刃位錯，在同一滑移面上相遇，它們將是排斥還是吸引？    解：排斥，張應力重疊，壓應力重疊。    3-16晶界對位錯的運動將

14、發生怎么樣的影響？能預計嗎？    解：晶界對位錯運動起阻礙作用。    3-17晶界有小角度晶界與大角度晶界之分，大角度晶界能用位錯的陣列來描述嗎？    解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于無序的狀態，而位錯之間的距離可能只有1、2個原子的大小，不適用于大角度晶界。    3-18從化學組成、相組成考慮，試比較固溶體與化合物、機械混合物的差別。align=center>     3-

15、19試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學計量化合物三者之間的異同點，列出簡明表格比較。    解：固溶體、晶格缺陷、非化學計量化合物都是點缺陷，是晶體結構缺陷，都是單相均勻的固體，結構同主晶相。熱缺陷本征缺陷；固溶體非本征缺陷；無：受溫度控制有：攙雜量<固溶度 受溫度控制攙雜量>固溶度 受固溶度控制    3-20在面心立方空間點陣中，面心位置的原子數比立方體項角位置的原子數多三倍。原子B溶入A晶格的面心位置中，形成置換型固溶體，其成分應該是A3B呢還是A2B？為什么？解：略。  

16、0; 3-21 Al2O3在 MgO中形成有限固溶體，在低共熔溫度 1995時約有18wtAl2O3溶入 MgO中，假設MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計。試預計下列情況的密度變化。1）Al3+為填隙離子；2）Al3+為置換離子。    解： （a）Al3+為填隙離子：缺陷反應為：             （1）固溶式分子式：（b）Al3+為置換離子：缺陷反應為：      &#

17、160;         （2）固溶式分子式：                                   （3）取100g試樣為基準：（為摩爾數） 

18、（m為摩爾數）MgO中固溶18%wt的Al2O3后的分子式為：2.035 MgO·0.176 Al2O3或Mg2.035Al0.352O2.563                           （4）（4）式各項除以2.563得Mg0.794Al0.137O      &#

19、160;               （5）由（5）式得x=0.137代入（2）（3）式，對（a）有即（b）有設：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為： （，分別代表固溶前后密度）所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。    3-22對硫鐵礦進行化學分析：按分析數據的Fe/S計算，得出兩種可能的成分：Fe1-xS和FeS1-x，前者意味著是Fe空位的缺陷結構，后者是Fe被置換。設想用一種實驗方法以確定該礦物究竟

20、屬哪一類成分？    解：Fe1-xS中存在Fe空位，非化學計量，存在h· P型半導體；FeS1-x中金屬離子過剩，存在S2-空位，存在 N型半導體；因Fe1-xS、FeS1-x分屬不同類型半導體，通過實驗確定其半導體性質即可。    3-23說明為什么只有置換型固溶體的兩個組分之間才能相互完全溶解，而填隙型固溶體則不能。    解：（1）晶體中間隙位置是有限的，容納雜質質點能力<10%；（2）間隙式固溶體的生成，一般都使晶格常數增大，增加到一定的程度，使晶格

21、變得不穩定而離解；置換固溶體形成是同號離子交換位置，不會對接產生影響，所以可形成連續固溶體。    3-24對于 MgO、Al2O3和 Cr2O3，其正、負離子半徑比分別為 0.47、0.36和 0.40，則 Al2O3和Al2O3形成連續固溶體。（1）這個結果可能嗎？為什么？（2）試預計，在MgOCr2O3系統中的固溶度是有限的還是無限的？為什么？    解：（1）Al2O3與Cr2O3能形成連續固溶體，    原因：1）結構內型相同，同屬于剛玉結構。  

22、0;       2）    （2）MgO與Cr2O3的固溶度為有限     原因:結構類型不同MgO屬于NaCl型結構，Cr2O3屬剛玉結構。     雖然也不可能形成連續固溶體。    3-25某種NiO是非化學計量的，如果NiO中Ni3+Ni2+104，問每1m3中有多少載流子？    解：設非化學計量化合物為NixO，Ni2O32

23、+ 3 + y           2y           y    Ni3+2yNi2+1-3yONi3+/Ni2+=2y/（1-3y）=10-x則y=5×10-5， x=1-y=0.99995，Ni0.99995O每m3中有多少載流子即為空位濃度：=y/（1+x）=2.5×10-5。    3-26