晶體的分布非常廣泛，自然界的固體物質(zhì)中，絕大多數(shù)是晶體。氣體、液體和非晶物質(zhì)在一定的合適條件下也可以轉(zhuǎn)變成晶體。

    1.長(zhǎng)程有序：晶體內(nèi)部原子在至少在微米級(jí)范圍內(nèi)的規(guī)則排列。

    2.均勻性：晶體內(nèi)部各個(gè)部分的宏觀性質(zhì)是相同的。

    3.各向異性：晶體中不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)。

    4.對(duì)稱性：晶體的理想外形和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特定的對(duì)稱性。

    5.自限性：晶體具有自發(fā)地形成封閉幾何多面體的特性。

    6.解理性：晶體具有沿某些確定方位的晶面劈裂的性質(zhì)。

    7.最小內(nèi)能：成型晶體內(nèi)能最小。

    8.晶面角守恒：屬于同種晶體的兩個(gè)對(duì)應(yīng)晶面之間的夾角恒定不變。

    具體介紹：

    均一性和異向性

    因?yàn)榫�體是具有格子構(gòu)造的固體，同一晶體的各個(gè)部分質(zhì)點(diǎn)分布是相同的，所以同一晶體的各個(gè)部分的性質(zhì)是相同的，此即晶體的均一性；同一晶體格子中，在不同的方向上質(zhì)點(diǎn)的排列一般是不相同的，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異，此即晶體的異向性。

    最小內(nèi)能與穩(wěn)定性

    晶體與同種物質(zhì)的非晶體、液體、氣體比較，具有最小內(nèi)能。晶體是具有格子構(gòu)造的固體，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)作規(guī)律排列。這種規(guī)律排列的質(zhì)點(diǎn)是質(zhì)點(diǎn)間的引力與斥力達(dá)到平衡，使晶體的各個(gè)部分處于位能的結(jié)果。

    對(duì)稱性

    晶體的對(duì)稱表現(xiàn)在晶體中相等的晶面，晶棱和角頂有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn)。這是由于它具有規(guī)律的格子構(gòu)造。是其在三維空間周期性重復(fù)的體現(xiàn)。既晶體的對(duì)稱性不僅表現(xiàn)在外部形態(tài)上，而且其內(nèi)部構(gòu)造也同樣也是對(duì)稱的。

    在晶體的外形以及其他宏觀表現(xiàn)中還反映了晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。晶體的理想外形或其結(jié)構(gòu)都是對(duì)稱圖象。這類圖象都能經(jīng)過(guò)不改變其中任何兩點(diǎn)間距離的操作後復(fù)原。這樣的操作稱為對(duì)稱操作,平移、旋轉(zhuǎn)、反映和倒反都是對(duì)稱操作。能使一個(gè)圖象復(fù)原的全部不等同操作，形成一個(gè)對(duì)稱操作群。

    在晶體結(jié)構(gòu)中空間點(diǎn)陣所代表的是與平移有關(guān)的對(duì)稱性，此外，還可以含有與旋轉(zhuǎn)、反映和倒反有關(guān)并能在宏觀上反映出來(lái)的對(duì)稱性，稱為宏觀對(duì)稱性，它在晶體結(jié)構(gòu)中必須與空間點(diǎn)陣共存，并互相制約。制約的結(jié)果有二：

    （1）晶體結(jié)構(gòu)中只能存在1、2、3、4和6次對(duì)稱軸，

    （2）空間點(diǎn)陣只能有14種形式。n次對(duì)稱軸的基本旋轉(zhuǎn)操作為旋轉(zhuǎn)360°/n，因此，晶體能在外形和宏觀中反映出來(lái)的軸對(duì)稱性也只限于這些軸次。

    由于原子并不處于靜止?fàn)顟B(tài)，存在著外來(lái)原子引起的點(diǎn)陣畸變以及一定的缺陷，基本結(jié)構(gòu)雖然仍符合上述規(guī)則性，但絕不是如設(shè)想的那樣完整無(wú)缺，存在數(shù)目不同的各種形式的晶體缺陷。另外還必須指出，絕大多數(shù)工業(yè)用的金屬材料不是只由一個(gè)巨大的單晶所構(gòu)成，而是由大量小塊晶體組成,即多晶體。在整塊材料內(nèi)部，每個(gè)小晶體（或稱晶粒）整個(gè)由三維空

    間界面與它的近鄰隔開(kāi)。這種界面稱晶粒間界，簡(jiǎn)稱晶界。晶界厚度約為兩三個(gè)原子。大多數(shù)天然晶體都是一個(gè)原子接一個(gè)原子或一個(gè)分子接一個(gè)分子來(lái)完成的但是JillianBanfield和同事們發(fā)現(xiàn)了一些晶體，它們是由含有成百上千個(gè)原子的“預(yù)制”納米晶體裝配而成。據(jù)一篇相關(guān)的研究評(píng)述，這種晶體的塊生長(zhǎng)方式可能會(huì)對(duì)制造用于光學(xué)和電子設(shè)備(比如激光或硬盤)的人工材料有用。水鐵石（ferrihydrite）的天然的預(yù)制晶體是由細(xì)菌合成的，在被水淹了的礦的爛泥里能找到，水鐵石靠排列的納米晶體連接起來(lái)而生長(zhǎng)。這種生長(zhǎng)晶體的方式引入特有的缺陷，可能會(huì)影響晶體在以后反應(yīng)中的性質(zhì)。

    晶體的一些性質(zhì)取決于將分子聯(lián)結(jié)成固體的結(jié)合力。這些力通常涉及原子或分子的最外層的電子（或稱價(jià)電子）的相互作用。如果結(jié)合力強(qiáng)，晶體有較高的熔點(diǎn)。如果它們稍弱一些，晶體將有較低的熔點(diǎn)，也可能較易彎曲和變形。如果它們很弱，晶體只能在很低溫度下形成，此時(shí)分子可利用的能量不多。

    有四種主要的晶體鍵。離子晶體由正離子和負(fù)離子構(gòu)成，靠不同電荷之間的引力（離子鍵）結(jié)合在一起。氯化鈉是離子晶體的一例。原子晶體（共價(jià)晶體）的原子或分子共享它們的價(jià)電子（共價(jià)鍵）。鉆石、鍺和硅是重要的共價(jià)晶體。金屬晶體是金屬的原子變?yōu)殡x子，被自由的價(jià)電子所包圍，它們能夠容易地從一個(gè)原子運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)原子，可形象的描述為沉浸在自由電子的海洋里（金屬鍵）。當(dāng)這些電子全在同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)稱為電流。分子晶體的分子完全不分享它們的電子。它們的結(jié)合是由于從分子的一端到另一端電場(chǎng)有微小的變動(dòng)。因?yàn)檫@個(gè)結(jié)合力很弱（范德華力和氫鍵），這些晶體在很低的溫度下就熔化，且硬度極低。典型的分子結(jié)晶如固態(tài)氧和冰。

    在離子晶體中，電子從一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子。共價(jià)晶體的原子分享它們的價(jià)電子。金屬原子的一端有少量的負(fù)電荷，另一端有少量的正電荷。一個(gè)弱的電引力使分子就位。

    用來(lái)制作工業(yè)用的晶體的技術(shù)之一，是從熔液中生長(zhǎng)。籽晶可用來(lái)促進(jìn)單晶體的形成。在這個(gè)工序里，籽晶降落到裝有熔融物質(zhì)的容器中。籽晶周圍的熔液冷卻，它的分子就依附在籽晶上。這些新的晶體分子承接籽晶的取向，形成了一個(gè)大的單晶體。藍(lán)寶石和紅寶石的基本成分是氧化鋁，它的熔點(diǎn)高，制成一個(gè)盛裝它的熔液的容器是困難的。人工合成藍(lán)寶石和紅寶石是用維爾納葉法（焰熔法）制成，即將氧化鋁粉和少量上色用的鈦、鐵或鉻粉，通過(guò)火焰下滴到籽晶上�；鹧鎸⒎廴劢�，然后在籽晶上重新結(jié)晶。

    生長(zhǎng)人造鉆石需要高于1600℃的溫度和60000倍大氣壓。人造鉆石砂粒小且黑，它們適宜工業(yè)應(yīng)用。區(qū)域熔化過(guò)程用來(lái)純化半導(dǎo)體工業(yè)中的硅晶體。一個(gè)單晶體垂直懸掛在硅棒的頂端上。在兩者接觸處加熱，棒的頂端熔化，并在單晶體上重結(jié)晶，然后將加熱處慢慢地沿棒下移。

    分類

    晶體缺陷各種偏離晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)周期重復(fù)排列的因素，嚴(yán)格說(shuō)，造成晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)周期勢(shì)場(chǎng)畸變的一切因素。

    如晶體中進(jìn)入了一些雜質(zhì)。這些雜質(zhì)也會(huì)占據(jù)一定的位置，這樣破壞了原質(zhì)點(diǎn)排列的周期性，在二十世紀(jì)中期，發(fā)現(xiàn)晶體中缺陷的存在，它嚴(yán)重影響晶體性質(zhì)，有些是決定性的，如半導(dǎo)體導(dǎo)電性質(zhì)，幾乎完全是由外來(lái)雜質(zhì)原子和缺陷存在決定的，許多離子晶體的顏色、發(fā)光等。另外，固體的強(qiáng)度，陶瓷、耐火材料的燒結(jié)和固相反應(yīng)等等均與缺陷有關(guān)，晶體缺陷是近三、四年國(guó)內(nèi)外科學(xué)研究十分注意的一個(gè)內(nèi)容。

    根據(jù)缺陷的作用范圍把真實(shí)晶體缺陷分四類：

    點(diǎn)缺陷：在三維尺寸均很小，只在某些位置發(fā)生，只影響鄰近幾個(gè)原子。

    線缺陷：在二維尺寸小，在另一維尺寸大，可被電鏡觀察到。

    面缺陷：在一維尺寸小，在另二維尺寸大，可被光學(xué)顯微鏡觀察到。

    體缺陷：在三維尺寸較大，如鑲嵌塊，沉淀相，空洞，氣泡等。

    按形成的原因不同分三類：

    1熱缺陷（晶格位置缺陷）

    在晶體點(diǎn)陣的正常格點(diǎn)位出現(xiàn)空位，不該有質(zhì)點(diǎn)的位置出現(xiàn)了質(zhì)點(diǎn)（間隙質(zhì)點(diǎn)）。

    2 組成缺陷

    外來(lái)質(zhì)點(diǎn)（雜質(zhì)）取代正常質(zhì)點(diǎn)位置或進(jìn)入正常結(jié)點(diǎn)的間隙位置。

    3 電荷缺陷

    晶體中某些質(zhì)點(diǎn)個(gè)別電子處于激發(fā)狀態(tài)，有的離開(kāi)原來(lái)質(zhì)點(diǎn)，形成自由電子，在原來(lái)電子軌道上留下了電子空穴。

    符號(hào)及反應(yīng)方程式

    1. 缺陷符號(hào)及缺陷反應(yīng)方程式

    缺陷符號(hào) 以二元化合物MX為例

    （1）晶格空位：正常結(jié)點(diǎn)位沒(méi)有質(zhì)點(diǎn)，VM，VX

    （2）間隙離子：除正常結(jié)點(diǎn)位置外的位置出現(xiàn)了質(zhì)點(diǎn)，Mi ，Xx

    （3）錯(cuò)位離子：M排列在X位置，或X排列在M位置上，若處在正常結(jié)點(diǎn)位置上，則MM，XX

    （4）取代離子：外來(lái)雜質(zhì)L進(jìn)入晶體中，若取代M，則LM，若取代X，則LX，若占據(jù)間隙位，則Li。

    （5）自由電子 e’（代表存在一個(gè)負(fù)電荷），，表示有效電荷。

    （6）電子空穴 h·(代表存在一個(gè)正電荷)，·表示有效正電荷

    如：從NaCl晶體中取走一個(gè)Na+，留下一個(gè)空位造成電價(jià)不平衡，多出負(fù)一價(jià) 。相當(dāng)于取走Na原子加一個(gè)負(fù)有效負(fù)電荷，e失去→自由電子，剩下位置為電子空穴h·

    （7）復(fù)合缺陷

    同時(shí)出現(xiàn)正負(fù)離子空位時(shí)，形成復(fù)合缺陷，雙空位。

    VM+VX→（VM- VX）

    缺陷反應(yīng)方程式

    必須遵守三個(gè)原則

    （1）位置平衡——反應(yīng)前后位置數(shù)不變（相對(duì)物質(zhì)位置而言）

    （2）質(zhì)點(diǎn)平衡——反應(yīng)前后質(zhì)量不變（相對(duì)加入物質(zhì)而言）

    （3）電價(jià)平衡——反應(yīng)前后呈電中性

    例：將CaCl2引入KCl中：

    將CaO引入ZrO2中

    注意：只從缺陷反應(yīng)方程看，只要符合三個(gè)平衡就是對(duì)的，但實(shí)際上往往只有一種是對(duì)的，這要知道其它條件才能確定哪個(gè)缺陷反應(yīng)是正確的。

    確定（1）式密度增加，要根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。

    熱缺陷

    （晶格位置缺陷)

    只要晶體的溫度高于零度，原子就要吸收熱能而運(yùn)動(dòng)，但由于固體質(zhì)點(diǎn)是牢固結(jié)合在一起的，或者說(shuō)晶體中每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)必然受到周圍質(zhì)點(diǎn)結(jié)合力的限制而只能以質(zhì)點(diǎn)的平衡位置為中心作微小運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)的幅度隨溫度升高而增大，溫度越高，平均熱能越大，而相應(yīng)一定溫度的熱能是指原子的平均動(dòng)能，當(dāng)某些質(zhì)點(diǎn)大于平均動(dòng)能就要離開(kāi)平衡位置，在原來(lái)的位置上留下一個(gè)空位而形成缺陷，實(shí)際上在任何溫度下總有少數(shù)質(zhì)點(diǎn)擺脫周圍離子的束縛而離開(kāi)原來(lái)的平衡位置，這種由于熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷——熱缺陷。

    熱缺陷兩種基本形式：

    a-弗侖克爾缺陷,

    b-肖特基缺陷

    （1）弗侖克爾缺陷

    具有足夠大能量的原子（離子）離開(kāi)平衡位置后，擠入晶格間隙中，形成間隙原子離子），在原來(lái)位置上留下空位。

    特點(diǎn)：空位與間隙粒子成對(duì)出現(xiàn)，數(shù)量相等，晶體體積不發(fā)生變化。

    在晶體中弗侖克爾缺陷的數(shù)目多少與晶體結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，格點(diǎn)位質(zhì)點(diǎn)要進(jìn)入間隙位，間隙必須要足夠大，如螢石（CaF2）型結(jié)構(gòu)的物質(zhì)空隙較大，易形成，而NaCl型結(jié)構(gòu)不易形成。總的來(lái)說(shuō)，離子晶體，共價(jià)晶體形成該缺陷困難。

    （2）肖特基缺陷

    表面層原子獲得較大能量，離開(kāi)原來(lái)格點(diǎn)位跑到表面外新的格點(diǎn)位，原來(lái)位置形成空位這樣晶格深處的原子就依次填入，結(jié)果表面上的空位逐漸轉(zhuǎn)移到內(nèi)部去。

    特點(diǎn)：體積增大，對(duì)離子晶體、正負(fù)離子空位成對(duì)出現(xiàn)，數(shù)量相等。結(jié)構(gòu)致密易形成肖特基缺陷。

    晶體熱缺陷的存在對(duì)晶體性質(zhì)及一系列物理化學(xué)過(guò)程，導(dǎo)電、擴(kuò)散、固相反應(yīng)、燒結(jié)等產(chǎn)生重要影響，適當(dāng)提高溫度，可提高缺陷濃度，有利于擴(kuò)散，燒結(jié)作用，外加少量填加劑也可提高熱缺陷濃度，有些過(guò)程需要限度避免缺陷產(chǎn)生， 如單晶生產(chǎn)，要非�？炖鋮s。

    3. 組成缺陷

    主要是一種雜質(zhì)缺陷，在原晶體結(jié)構(gòu)中進(jìn)入了雜質(zhì)原子，它與固有原子性質(zhì)不同，破壞了原子排列的周期性，雜質(zhì)原子在晶體中占據(jù)兩種位置（1）填隙位（2）格點(diǎn)位

    4. 電荷缺陷（Charge defect）

    從物理學(xué)中固體的能帶理論來(lái)看，非金屬固體具有價(jià)帶，禁帶和導(dǎo)帶，當(dāng)在OR時(shí)，導(dǎo)帶全部完善，價(jià)帶全部被電子填滿，由于熱能作用或其它能量傳遞過(guò)程，價(jià)帶中電子得到一能量Eg，而被激發(fā)入導(dǎo)帶，這時(shí)在導(dǎo)帶中存在一個(gè)電子，在價(jià)帶留一孔穴，孔穴也可以導(dǎo)電，這樣雖末破壞原子排列的周期性，在由于孔穴和電子分別帶有正負(fù)電荷，在它們附近形成一個(gè)附加電場(chǎng)，引起周期勢(shì)場(chǎng)畸變，造成晶體不完整性稱電荷缺陷。

    例：純半導(dǎo)體禁帶較寬，價(jià)電帶電子很難越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，導(dǎo)電率很低，為改善導(dǎo)電性，可采用摻加雜質(zhì)的辦法，如在半導(dǎo)體硅中摻入P和B，摻入一個(gè)P，則與周圍Si原子形成四對(duì)共價(jià)鍵，并導(dǎo)出一個(gè)電子，叫施主型雜質(zhì)，這個(gè)多余電子處于半束縛狀態(tài)，只須填加很少能量，就能躍遷到導(dǎo)帶中，它的能量狀態(tài)是在禁帶上部靠近導(dǎo)帶下部的一個(gè)附加能級(jí)上，叫施主能級(jí)，叫n型半導(dǎo)體。當(dāng)摻入一個(gè)B，少一個(gè)電子，不得不向其它Si原子奪取一個(gè)電子補(bǔ)充，這就在Si原子中造成空穴，叫受主型雜質(zhì)，這個(gè)空穴也僅增加一點(diǎn)能量就能把價(jià)帶中電子吸過(guò)來(lái)，它的能量狀態(tài)在禁帶下部靠近價(jià)帶頂部一個(gè)附加能級(jí)，叫受主能級(jí)，叫P型半導(dǎo)體，自由電子，空穴都是晶體一種缺

    點(diǎn)缺陷在實(shí)踐中有重要意義：燒成燒結(jié)，固相反應(yīng)，擴(kuò)散，對(duì)半導(dǎo)體，電絕緣用陶瓷有重要意義，使晶體著色等。

    線缺陷

    實(shí)際晶體在結(jié)晶時(shí)，受到雜質(zhì)，溫度變化或振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力作用或晶體由于受到打擊，切割等機(jī)械應(yīng)力作用，使晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列變形，原子行列間相互滑移，不再符合理想晶體的有序排列，形成線狀缺陷。

    位錯(cuò)直觀定義：晶體中已滑移面與未滑移面的邊界線。

    這種線缺陷又稱位錯(cuò)，注意：位錯(cuò)不是一條幾何線，而是一個(gè)有一定寬度的管道，位錯(cuò)區(qū)域質(zhì)點(diǎn)排列嚴(yán)重畸變，有時(shí)造成晶體面網(wǎng)發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。對(duì)晶體強(qiáng)度有很大影響。

    位錯(cuò)主要有兩種：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)。

    刃型位錯(cuò)

    其形式可以設(shè)想為：在一完整晶體，沿BCEF晶面橫切一刀，從BCAD，將ABCD面上半部分，作用以壓力δ，使之產(chǎn)生滑移，距離（柏氏矢量晶格常數(shù)或數(shù)倍）滑移面BCEF，滑移區(qū)ABCD，未滑移區(qū)ADEF，AD為已滑移區(qū)交界線—位錯(cuò)線。

    正面看簡(jiǎn)圖：如上圖

    滑移上部多出半個(gè)原子面，就象刀刃一樣（劈木材）稱刃型位錯(cuò)。

    特點(diǎn)：滑移方向與位錯(cuò)線垂直，符號(hào)⊥，有多余半片原子面。

    螺型位錯(cuò)

    其形成可設(shè)想為：在一完整晶體，沿ABCD晶面橫切一刀，在ABCD面上部分沿X方向施一力δ，使其生產(chǎn)滑移，滑移區(qū)ABCD未滑移區(qū)ADEF，交界線AD（位錯(cuò)線）

    特點(diǎn)：滑移方向與位錯(cuò)線平行，與位錯(cuò)線垂直的面不是平面，呈螺施狀，稱螺型位錯(cuò)。

    刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)

    a-正常面網(wǎng)

    b-刃型位錯(cuò)

    c-螺型位錯(cuò)

    主要從各自特點(diǎn)區(qū)別

    刃型：滑移方向與位錯(cuò)線垂直，多半個(gè)原子面，位錯(cuò)線可為曲線。

    螺型：滑移方向與位錯(cuò)線平行，呈螺旋狀，位錯(cuò)線直線。

    由于位錯(cuò)的存在對(duì)晶體的生長(zhǎng)，雜質(zhì)在晶體中的擴(kuò)散，晶體內(nèi)鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成及晶體的高溫蠕變性等一系列性質(zhì)和過(guò)程都有重要影響。

    晶體位錯(cuò)的研究方法：通常用光學(xué)顯微鏡，X光衍射電子衍射和電子顯微鏡等技術(shù)進(jìn)行直接觀察和間接測(cè)定。

    位錯(cuò)具有以下基本性質(zhì)：

    （1）位錯(cuò)是晶體中原子排列的線缺陷，不是幾何意義的線，是有一定尺度的管道。

    （2）形變滑移是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，并不是說(shuō)位錯(cuò)是由形變產(chǎn)生的，因?yàn)橐粔K生長(zhǎng)很完事的晶體中，本身就存在很多位錯(cuò)。

    （3）位錯(cuò)線可以終止在晶體的表面（或多晶體的晶界上），但不能終止在一個(gè)完事的晶體內(nèi)部。

    （4）在位錯(cuò)線附近有很大應(yīng)力集中，附近原子能量較高，易運(yùn)動(dòng)。

    面缺陷

    涉及較大范圍（二維方向）、晶界、晶面、堆垛層錯(cuò)。

    晶面不對(duì)稱

    由于晶體表面處的離子或原子具有不飽和鍵，有很大反應(yīng)活性，表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不對(duì)稱性，使點(diǎn)陣受到很大彎曲變形，因而能量比內(nèi)部能量高，是一種缺陷。

    （1）小角度晶界（鑲嵌塊）

    尺寸在10-6-10-8m的小晶塊，彼此間以幾秒到的微�。� ）角度傾斜相交，形成鑲嵌結(jié)構(gòu)，有人認(rèn)為是棱位錯(cuò)，由于晶粒以微小角度相交，可以認(rèn)為合并在一起，在晶界面是形成了一系列刃型位錯(cuò)。

    （2）大角度晶界，各晶面取向互不相同，交角較大，在多晶體中，晶體可能出現(xiàn)大角度晶界。在這種晶界中，頂點(diǎn)排列接近無(wú)序狀態(tài)，晶界處是缺陷位置，所以能量較高，可吸附外來(lái)質(zhì)點(diǎn)。晶界是原子或離子擴(kuò)散的快速通道，也是空位消除的地方，這種特殊作用對(duì)固相反應(yīng)，燒結(jié)起重要作用，對(duì)陶瓷、耐火材料等多晶材料性能如蠕變、強(qiáng)度等力學(xué)性能和極化、損耗等介電性能影響較大。

    堆垛層錯(cuò)

    離子堆垛過(guò)程中發(fā)生了層次錯(cuò)動(dòng)，出現(xiàn)堆垛層錯(cuò)，如面心立方堆積形式為ABCABCA……→ABCACBABC中間的B層和C層發(fā)生了層次錯(cuò)動(dòng)，出現(xiàn)缺陷（一般了解）

    非化學(xué)計(jì)量化合物

    定義：化合物中各元素的原子數(shù)之比不是簡(jiǎn)單的整數(shù)而出現(xiàn)了分?jǐn)?shù)，如Fe1-xO,Cu2-xO,Co1-xO等。

    可偏離化合式的化合物

    在基礎(chǔ)化學(xué)中學(xué)到的化合物的分子式都是符合定比定律的，即元素的原子數(shù)之比為簡(jiǎn)單整數(shù)比，如FeO，F(xiàn)e/O=1/1，TiO2, Ti/O=1/2等

    非化學(xué)計(jì)量化合物缺陷

    （1）陽(yáng)離子過(guò)剩，形成陰離子空位

    TiO2，ZrO2會(huì)產(chǎn)生這種缺陷，分子式為TiO2-x, ZrO2-x,從化學(xué)計(jì)量觀念，正負(fù)離子比為1：2，由于揣氧不足，在晶體中存在氧空位，而變?yōu)榉腔瘜W(xué)計(jì)量化合物。從化學(xué)觀念看，缺氧TiO2可以看作是四價(jià)鈦和三價(jià)鈦氧化物的固體溶液，即Ti2O3在TiO2中的固溶體，或從電中性考慮，Ti由四價(jià)→三價(jià)，原因：Ti4+獲得一個(gè)電子→Ti3+，所獲得的電了是由于氧不足脫離。 正常TiO2晶格結(jié)點(diǎn)放出的，在電場(chǎng)作用下，這一電子可以一個(gè)鈦離子位置遷移到另一個(gè)鈦離子位置，并非固定在某一鈦離子上，從而形成電子電導(dǎo)，具有這種缺陷的材料稱n型半導(dǎo)體。這種非化學(xué)計(jì)量化合物缺陷方程可寫成：例：在還原氣氛下TiO2→TiO2-x

    （2）也可看成部分O由晶格逸出變成氣體

    可見(jiàn)：這種非化學(xué)計(jì)量化合物的形成多是由變價(jià)正離子構(gòu)成的氧化物，由高價(jià)變?yōu)榈蛢r(jià)，形成負(fù)離子空位，還有ThO2，CeO2等，與氣氛有關(guān)。

    陽(yáng)離子過(guò)剩

    形成間隙陽(yáng)離子

    如ZnO、CdO→Zn1+xo,Cd1+xO，過(guò)剩的金屬離子進(jìn)入間隙位，為保持電中性，等價(jià)電子被束縛在間隙位的金屬離子周圍。例：ZnO在鋅蒸氣中加熱，顏色逐漸加深變化。

    負(fù)電子過(guò)剩

    形成間隙負(fù)離子。

    發(fā)現(xiàn)UO2+X，可以看作U3O8在UO2中的固溶體，當(dāng)負(fù)離子過(guò)剩進(jìn)入間隙位置時(shí)，結(jié)構(gòu)中必須出現(xiàn)兩個(gè)電子空穴，以平衡整體電中性，相應(yīng)正離子電價(jià)升高，電子空穴在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，這種材料稱P型半導(dǎo)體。

    形成正離子空位

    由于存在正離子空位，為保持電中性，在正離子空位周圍捕獲電子空位，因此其也是P型半導(dǎo)體，如Cu2O、FeO即是。例：FeO在氧氣下形成這種缺陷，實(shí)際上是Fe2O3在FeO中形成的固溶體（高價(jià)取代低價(jià)），即2個(gè)Fe3+取代3個(gè)Fe2+，同時(shí)在晶格中形成個(gè)正離子空位，在氧氣條件下，氧氣進(jìn)入FeO晶格結(jié)構(gòu)中，變?yōu)檠蹼x子，必須從鐵離子獲得兩個(gè)電子，使Fe2+→Fe3+，并形成VFe。[3]

    可見(jiàn)，非化學(xué)計(jì)量化合物缺陷的形成主要受氣氛影響，也與溫度有關(guān)，嚴(yán)格說(shuō)，世界上所有化合物都是非化學(xué)計(jì)量的，只是程度不同而已。

    結(jié)晶分兩種，一種是降溫結(jié)晶，另一種是蒸發(fā)結(jié)晶。降溫結(jié)晶：首先加熱溶液，蒸發(fā)溶劑成飽和溶液，此時(shí)降低熱飽和溶液的溫度，溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)就會(huì)呈晶體析出，叫降溫結(jié)晶。

    蒸發(fā)結(jié)晶：蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡停�繼續(xù)蒸發(fā)，過(guò)剩的溶質(zhì)就會(huì)呈晶體析出，叫蒸發(fā)結(jié)晶。

石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、糖、味精