第二章晶體結構缺陷複習習題及提綱

2021-03-04 09:58:15 字數 2472 閱讀 1610

習題1. 說明下列符號的含義:

vna,vna』,vcl· ,.(vna』vcl·),cak·,caca,cai··

2.寫出下列缺陷反應式:

(1)nacl溶入cacl2中形成空位型固溶體;

(2)cacl2溶人nac1中形成空位型固溶體;

(3)nacl形成肖脫基缺陷;

(4)agi形成弗侖克爾缺陷(ag+進入間隙)。

3.mgo的密度是3.58克/厘公尺3,其晶格引數是4.20埃,計算單位晶胞mgo的肖脫基缺陷數。

4.(a)mgo晶體中,肖脫基缺陷的生成能為6ev,計算在25℃和1600℃時熱缺陷的濃度。(b)如果mgo晶體中,含有百萬分之一摩爾的a12o3雜質,則在1600'c時,mgo晶體中是熱缺陷佔優勢還是雜質缺陷佔優勢,說明原因。 答:

1.9×10-51,8.0×10-9

5.mgo晶體的肖特基缺陷生成能為84kj/mol,計算該晶體在1000k和1500k的缺陷濃度。 答:6.4x10-3,3.5x10-2

6.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:2.25×10-5;0.956。

7.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fe1-xo及zn1+xo的密度將發生怎麼樣的變化?增大還是減小?為什麼?

8.對於刃位錯和螺位錯,區別其位錯線方向、柏氏向量和位錯運動方向的特點。

9.圖2.1是晶體二維圖形,內含有乙個正刃位錯和乙個負刃位錯。

(a)圍繞兩個位錯柏格斯迴路,最後得柏格斯向量若干?

(b)圍繞每個位錯分別作柏氏迴路,其結果又怎樣?

10.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?

11.晶界對位錯的運動將發生怎麼樣的影響?能預計嗎?

12.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?

13.試述影響置換型固溶體的固溶度的條件。

14.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。

15.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**比較。

16.在麵心立方空間點陣中,麵心位置的原子數比立方體頂角位置的原子數多三倍。原子

b溶入a晶格的麵心位置中,形成置換型固溶體,其成分應該是a3b呢還是a2b?為什麼?

17.al2o3在mgo中形成有限固溶體,在低共熔溫度1995℃時,約有18重量%al2o3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。

(a) o2-為填隙離子。

(b) a13+為置換離子。

18.對磁硫鐵礦進行化學分析:按分析資料的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;後者是fe被置換。設想用一種實驗方法以確定該礦物究竟屬哪一類成分。

19.說明為什麼只有置換型固溶體的兩個組份之間才能相互完全溶解,而填隙型固溶體則不能。

20.如果(1)溶劑和溶質原子的原子半徑相差超過±15%;(2)兩元素的電負性相差超過 ±0.4%通常這一對元素將不利於形成置換型固溶體,其中前一因素往往起主導作用。

僅根據提供的資料提出哪一對金屬大概不會形成連續固溶體:ta—w,pt—pb.co一ni,co—zn,ti—ta。

21.對於mgo、al2o3,和cr2o3,其正、負離子半徑比分別為0.47、0.36和0.40,則a1203和cr203形成連續固溶體。

(a)這個結果可能嗎?為什麼?

(b)試預計,在mgo—cr2o3系統中的固溶度是有限的還是無限的?為什麼?

22.某種nio是非化學計量的,如果nio中ni3+/ni2+=10-4,問每m3中有多少載流子。

22.在mgo-al2o3和pbtio2-pbzro3中哪一對形成有限固溶體,哪一對形成無限固溶體,為什麼?

23.將cao外加到zro2中去能生成不等價置換固溶體,在1600℃時,該固體具有立方螢石結構,經x射線分析測定,當溶人0.15摩爾cao時,晶胞引數a=5.131a,實驗測定密度d=0.

5477克/cm3,對於cao-zr02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ca2+嵌入陰離子間隙中的固溶體,其固溶方程為:

請寫出兩種固溶體的化學式,並通過計算密度,判斷生成的是哪一種固溶體。

複習提綱

1、基本概念

結構缺陷、點缺陷、線缺陷、面缺陷、固溶體(置換型和間隙型固溶體)、非化學計量缺陷、色心;

2、晶體結構缺陷的分類;

3、掌握熱缺陷的兩種基本型別及特點;掌握點缺陷的符號表示;掌握缺陷反應方程式的寫法,會利用化學平衡方法計算缺陷濃度;

4、位錯的兩種基本型別,各自有何特點,柏格斯向量的物理意義;

5、小角度晶界的位錯模型;

6、固溶體的分類及影響置換型和間隙型固溶體形成的因素,固溶體型別的判別,簡單分析形成固溶體後對晶體性質的影響。

7、非化學計量化合物的特點,能夠解釋為什麼非化學計量化合物都是n型或p型半導體材料。

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