1、習題： M 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，符號工，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

2、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. （ R-R2）/Rl>15%不連續。2. <15%連續。3. >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?。杭刺砑拥脑佑?/p>

3、，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

4、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，36 說明下列符號的含乂：Vita, Vna'， Vci , （ Vsa' Vci） , CaK ' , Caca, Ca > '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； Ca舛占據K.位置，帶一個單位正電荷； Ca原子位于Ca原子位置上；Ca，+處 于晶格間隙位置。3-7寫出下列缺陷反應式：（1） NaCl溶入CaCL中形成空位型固溶體；（2）

5、 CaCk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）。ChCf2解：（1） NaCl Na" + Cl” + Vc,'(2) CaCl2 CaNa, + 2Clc, + V*,'(3) O(E' + Vci' AgAg(->V Ag, + 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 MgO晶胞的晶胞分子數為 x,晶胞體積V= (4.20) 3, x=PVN0/M=3. 96,單位晶胞

6、的肖脫基缺 陷數=4-x=0. 04,3-9 MgO (NaCl型結構)和LiQ (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L&0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 Mg。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。(答：6.4X107,3. 5X10-2)解：n/N=exp (-E/2RT) , R=8.314, T=1000k : n/N=6.4X10 -3； T=1500k : n/N=3.5X10 :3-11非化學計量

7、化合物 Fe-0中，Fe3*/Fe"=0. 1,求Fe*0中的空位濃度及x值。(答：2.25 X10"5； 0. 956)ftO解：Fe=0a 2FeL + 30, + VL '蟲-=y2yy0. lT2y=0.1-0. 3yTy=0.1/2. 3=0.0435Fe3+2yFe2+i-3yO,X=l-y=l-O. 0435=0. 9565, Feo.9565。-y0.0435 %， = x + l =1 + 0.9565=2.22X103-12非化學計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質、壓力大小相關，如果增大周圍氧氣的分壓.非化學計量化合物 FeiO及Zn卬。的密度將發生

8、怎么樣的變化？增大還是減??？為什么？解：Zn (g) Zni，+ e'Zn (g) + 1/20, = ZnOZni' + e' + l/20 2 ZnOZnO = e APO J Zni'、L p X12O2 (g) (A00 + Vr,' ' + 2hk=00 VFe' ' h ? /P(M/2=400 V3 ' 3/ P0 2l/2V"''將 0*1/6,Pol VF,' ' 1 P J3-13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

9、錯線垂直于b，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，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？num: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。3T6晶界對位錯的運動將發生怎么樣的影響？能預計嗎？解：晶界對位錯運動起阻礙作用。3T7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，

10、而位錯之間的距離可能只有 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>1、2個原子的大3-19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二倍。原子 的面心位置中，形成置換型固溶體，其成分應該是A,B呢還是A,B?

11、為什么？解：略B溶入A晶格3-21 AL03在MgO中形成有限固溶體，在低共熔溫度 1995°C時.約有18wt%AI 2O3溶入晚0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。 為置換離子。解：(a) Al"為填隙離子：缺陷反應為：AL 見一1) A1"為填隙離子；2)A1"固溶式分子式:叫 fl.v , O(1 )(b) Al"為置換離心 s u i AL.O. ¥ >2AL ; fc +30°4-VL缺陷反應為：°*Mg , Al，: O固溶式分子式：堂(2(3取100g試樣為基

12、準：(為摩爾1818打f -=0.176M*ut_ 102(m為摩爾數)*族瀾、82=40382=20 35中固溶18%wt的ALO3后的分子式/.MgO為：2. 035顒)2式各項除以炭矽.5得3 Mgo. Alo.由(5)式得K0. 137 代入(3) 式,MgO ? 0.176 AI2O3 或(4(5對(a)有峋如川?。(/,)有峋 WHMJWV 。設：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為PMg O0.176M A12O3 + 2.035M MgO 0.176 xl02 + 2.035x40.3 20.968563M MgO"3>i 歡解：MgO-AL2O3： I * I

13、,即r艦、脆半徑相差大，MgO （NaCI型）、AL 203 （剛玉）結 構類型差別大，形成有限固溶體；PbTiO3-PbZrO3形成無限固溶體，因為盡管Ti"、Zr '半徑相差較大（15. 28）,但都是（ABO3）鈣鈦礦型結構，Ti4 Zr"都填充八面體空隙，該空隙體積較大，可填入的陽離子的半徑r值可在一定范圍內變化，而不至于使結構變化。3-27 Ce02為螢石結構，其中加入15mol%CaO形成固溶體，測得固溶體密度d=7.01g/cnM晶胞參數a=0.5417n m，試通過計算判斷生成的是哪一種類型固溶體。已知原子量Ce 140. 12, Ca 40. 08, 0 16. 00o解：對于Ca0-Ce02固溶體來說，從滿足電中性來看，可以形成氧離子空位的固溶體也可形成Ca*嵌入陰離子間隙中的固溶體，其固溶方程為:CaO f >CaZ 4-0() 4-V,2CaO +2O o 4