[科普中國]-組成缺陷

組成缺陷（constitutional defects）是點缺陷的一種情況。組成缺陷主要是指外來質(zhì)點（雜質(zhì)）取代正常質(zhì)點位置或進入正常結(jié)點的間隙位置所產(chǎn)生的一類晶體缺陷。廣泛應(yīng)用于特殊材料和電極中。

組成缺陷的定義組成缺陷（constitutional defects）是點缺陷的一種情況。組成缺陷主要是指外來質(zhì)點（雜質(zhì)）取代正常質(zhì)點位置或進入正常結(jié)點的間隙位置所產(chǎn)生的一類晶體缺陷，這類缺陷不僅破壞了晶體的規(guī)則空間點陣結(jié)構(gòu)排列，還會引起雜質(zhì)原子周圍的周期勢場的變化。

組成缺陷的原理組成缺陷是一種雜質(zhì)缺陷，在原晶體結(jié)構(gòu)中進入了雜質(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)兩種位置填隙位和格點位。雜質(zhì)原子主要分為置換（替代）雜質(zhì)原子和間隙雜質(zhì)原子兩種，雜質(zhì)缺陷的濃度與溫度無關(guān)，主要取決于溶解度和摻雜量，屬于非本征缺陷。一般雜質(zhì)原子的含量都小于1%，但此含量界限不是必然的，不同晶體和摻入雜質(zhì)均有所區(qū)別。某些雜質(zhì)進入主晶格，能在很大的組成范圍內(nèi)“互溶”而不出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)，這樣的現(xiàn)象特別稱為固溶體。固溶體是一種特殊的雜質(zhì)缺陷結(jié)構(gòu)，同時也是類質(zhì)同像所形成的的混晶結(jié)構(gòu)的反映，類質(zhì)同像混合晶體可以看成具有極近似晶胞結(jié)構(gòu)和晶胞化學(xué)的一系列晶胞整齊元序的堆垛。如橄欖石，(Mg,Fe)2[SiO4]，可以看成Mg2[SiO4]和 Fe2[SiO4]晶胞按一定比例整齊無序的堆垛。由于替代與被替代的質(zhì)點（原子、離子、絡(luò)陰離子或分子）具有極為近似的化學(xué)性質(zhì)，質(zhì)點的替代可在一定范圍進行，這種替代不會引起化學(xué)鍵性和晶體結(jié)構(gòu)形式發(fā)生質(zhì)的變化。12

組成缺陷的特殊情況自然界礦物中結(jié)晶時，其晶體結(jié)構(gòu)中廣泛存在離子或離子團之間的置換，即一種位置被兩種或兩種以上的不同元素（或基團）置換，從而形成一種混晶的礦物結(jié)構(gòu)，稱為替位式固溶體，這種替位式固溶體成為點缺陷中組成缺陷里的特殊情況，只是替代量往往大于1%。固溶體分類見圖。2

組成缺陷的應(yīng)用原子偏離正常的平衡位置，發(fā)生微量位移，破壞了原子排列的規(guī)律性，造成晶格畸變，使電子在傳導(dǎo)時散射增加，從而增加了電阻，空位的存在還使晶體密度下降，體積增大，高溫下大量空位存在與運動使晶體發(fā)生蠕變。高溫快速冷卻保留的或經(jīng)輻照處理后的大量空位還可能形成空位片，或者與其他晶體缺陷發(fā)生交互作用，提高材料的強度，但相對的韌性下降?？瘴缓烷g隙原子的運動是晶體內(nèi)原子擴散的內(nèi)部原因，而擴散又是燒結(jié)等加工工藝過程的基礎(chǔ)。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

楊劍虹 - 教授 - 西南大學(xué)