猶如人都是有缺點(diǎn)的，真實(shí)晶體都是有缺陷的。女神維納斯因?yàn)樗?/span>“無(wú)臂”之美而廣為人知，當(dāng)本該完美的晶體有了缺陷，它對(duì)材料會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響呢？

在實(shí)際晶體中，總是或多或少的存在偏離理想結(jié)構(gòu)的地區(qū)，即晶體缺陷。晶體的許多性質(zhì)往往令人驚訝的并不決定于原子在晶體結(jié)構(gòu)中的規(guī)則者，而是取決于結(jié)構(gòu)中不規(guī)則的晶體缺陷部分。因此探索其間的規(guī)律，并合理可控的利用它便顯得極為重要了。

據(jù)說(shuō)，藍(lán)寶石晶體因缺陷而多彩

一、晶體缺陷類(lèi)型

1、按缺陷的幾何形態(tài)分類(lèi)可分為四類(lèi)：點(diǎn)缺陷、線(xiàn)缺陷、面缺陷、體缺陷。固體材料中最基本和最重要的晶體缺陷是點(diǎn)缺陷，包括本征缺陷和雜質(zhì)缺陷等。

點(diǎn)缺陷（零維缺陷）：缺陷尺寸處于原子大小的數(shù)量級(jí)上，即三維方向上缺陷的尺寸都很小。包括：空位（vacancy）、間隙原子（interstitialparticle）、異類(lèi)原子（foreignparticle）。點(diǎn)缺陷與材料的電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、材料的高溫動(dòng)力學(xué)過(guò)程等有關(guān)。

線(xiàn)缺陷（一維缺陷）：指在一維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列所產(chǎn)生的缺陷，即缺陷尺寸在一維方向較長(zhǎng)，另外二維方向上很短。線(xiàn)缺陷的產(chǎn)生及運(yùn)動(dòng)與材料的韌性、脆性密切相關(guān)。

面缺陷：面缺陷又稱(chēng)為二維缺陷，是指在二維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列而產(chǎn)生的缺陷，即缺陷尺寸在二維方向上延伸，在第三維方向上很小。如晶界、相界、表面、堆積層錯(cuò)、鑲嵌結(jié)構(gòu)等。面缺陷的取向及分布與材料的斷裂韌性有關(guān)。

2、按缺陷產(chǎn)生的原因分類(lèi)：熱缺陷、雜質(zhì)缺陷、非化學(xué)計(jì)量缺陷、其它原因（如電荷缺陷，輻照缺陷等）。

熱缺陷熱缺陷亦稱(chēng)為本征缺陷，是指由熱起伏的原因所產(chǎn)生的空位或間隙質(zhì)點(diǎn)（原子或離子）。類(lèi)型:弗侖克爾缺陷（Frenkeldefect）和肖脫基缺陷（Schottkydefect）。熱缺陷濃度與溫度的關(guān)系：溫度升高時(shí)，熱缺陷濃度增加。

雜質(zhì)缺陷：亦稱(chēng)為組成缺陷，是由外加雜質(zhì)的引入所產(chǎn)生的缺陷。特征:如果雜質(zhì)的含量在固溶體的溶解度范圍內(nèi)，則雜質(zhì)缺陷的濃度與溫度無(wú)關(guān)。

非化學(xué)計(jì)量缺陷：指組成上偏離化學(xué)中的定比定律所形成的缺陷。它是由基質(zhì)晶體與介質(zhì)中的某些組分發(fā)生交換而產(chǎn)生。特點(diǎn)：其化學(xué)組成隨周?chē)鷼夥盏男再|(zhì)及其分壓大小而變化。

二、晶體缺陷半導(dǎo)體上的應(yīng)用案例

案例1：ZnO半導(dǎo)體

過(guò)量的Zn原子可以溶解在ZnO晶體中，進(jìn)入晶格的間隙位置，形成間隙型離子缺陷，同時(shí)它把兩個(gè)電子松弛地束縛在其周?chē)瑢?duì)外不表現(xiàn)出帶電性。但這兩個(gè)電子是亞穩(wěn)定的，很容易被激發(fā)到導(dǎo)帶中去，成為準(zhǔn)自由電子，使材料具有半導(dǎo)性。

氧化鋅晶體

案例2：摻雜硅半導(dǎo)體

常溫下硅的導(dǎo)電性能主要由雜質(zhì)決定。在硅中摻入VA族元素雜質(zhì)（如P、As、Sb等）后，這些VA族雜質(zhì)替代了一部分硅原子的位置，但由于它們的最外層有5個(gè)價(jià)電子，其中4個(gè)與周?chē)柙有纬晒矁r(jià)鍵，多余的一個(gè)價(jià)電子便成了可以導(dǎo)電的自由電子。這樣一個(gè)VA族雜質(zhì)原子可以向半導(dǎo)體硅提供一個(gè)自由電子而本身成為帶正電的離子，通常把這種雜質(zhì)稱(chēng)為施主雜質(zhì)。當(dāng)硅中摻有施主雜質(zhì)時(shí)，主要靠施主提供的電子導(dǎo)電這種依靠電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體被成為n型半導(dǎo)體。

案例3：BaTiO3半導(dǎo)瓷

在BaTiO3陶瓷中，人們常常加入三價(jià)或五價(jià)雜質(zhì)來(lái)取代Ba2+離子或Ti4+離子來(lái)形成n型半導(dǎo)瓷。例如，從離子半徑角度來(lái)考慮，一般使用的五價(jià)雜質(zhì)元素的離子半徑是與Ti4+離子半徑（0.064nm）相近的，如Nb5+=0.069nm，Sb5+=0.062nm，它們?nèi)菀滋娲鶷i4+離子；或者使用三價(jià)元素，如La3+=0.122nm，Ce3+=0.118nm，Nd3+=0.115nm，它們接近于Ba2+離子的半徑（0.143nm），因而易于替代Ba2+離子。由此可知，不管使用三價(jià)元素還是五價(jià)元素?fù)诫s，結(jié)果大都形成高價(jià)離子取代，即形成n型半導(dǎo)體。

粉體圈編輯：Alpha