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點缺陷是最簡單的晶體缺陷,它是在結點上或鄰近的微觀區域內偏離晶體結構的正常排列的一種缺陷。 點缺陷是發生在晶體中一個或幾個晶格常數範圍內,其特徵是在三維方向上的尺寸都很小,例如空位、間隙原子、雜質原子等,也可稱零維缺陷[1]。點缺陷與溫度密切相關所以也稱為熱缺陷。在晶體中,晶格中的原子由於熱振動能量的漲落而脫離格點移動到晶體表面的正常格點位置上,在原來的格點位置留下空位。這種空位稱為肖脫基缺陷。如果脫離格點的原子跑到鄰近的原子空隙形成間隙原子,這種缺陷稱為弗倫克耳缺陷

1 點缺陷 -概念


點缺陷是最簡單的晶體缺陷,它是在結點上或鄰近的微觀區域內偏離晶體結構的正常排列的一種缺陷。 點缺陷是發生在晶體中一個或幾個晶格常數範圍內,其特徵是在三維方向上的尺寸都很小,例如空位、間隙原子、雜質原子等,也可稱零維缺陷[1]。點缺陷與溫度密切相關所以也稱為熱缺陷。   在晶體中,晶格中的原子由於熱振動能量的漲落而脫離格點移動到晶體表面的正常格點位置上,在原來的格點位置留下空位。這種空位稱為肖脫基缺陷。如果脫離格點的原子跑到鄰近的原子空隙形成間隙原子,這種缺陷稱為弗倫克耳缺陷。


2 點缺陷 -分類


  另外,在液晶顯示器中的點缺陷分為:亮點、暗點和壞點。 亮點:在黑屏的情況下呈現的R、G、B點叫做亮點。亮點的出現分為兩種情況:

 (1)在黑屏的情況下單純地呈現R或者G或者B色彩的點。

 (2)在切換至紅、綠、藍三色顯示模式下,只有在R或者G或者B中的一種顯示模式下有白色點,同時在另外兩種模式下均有其他色點的情況,這種情況是在同一像素中存在兩個亮點。 暗點:在白屏的情況下出現非單純R、G、B的色點叫做暗點。

暗點的出現分為兩種情況:

 (1)在切換至紅、綠、藍三色顯示模式下,在同一位置只有在R或者G或者B一種顯示模式下有黑點的情況,這種情況表明此像素內只有一個暗點。

 (2)在切換至紅、綠、藍三色顯示模式下,在同一位置上在R或者G或者B中的兩種顯示模式下都有黑點的情況,這種情況表明此像素內有兩個暗點。 壞點:在白屏情況下為純黑色的點或者在黑屏下為純白色的點。在切換至紅、綠、藍三色顯示模式下此點始終在同一位置上並且始終為純黑色或純白色的點。這種情況說明該像素的R、G、B三個子像素點均已損壞,此類點稱為壞點。

3 點缺陷 -詳解

  指對晶體的擾動(除相關的彈性應變外)在任何方向上僅波及幾個原子間距的結構缺陷。最簡單的點缺陷為點陣空位和填隙原子,前者是空缺一個原子的正常陣點,稱為肖脫基缺陷;後者是佔據點陣間隙位置的原子。一對相距較近而處於亞平衡狀態的空位和填隙原子稱為夫倫克耳缺陷。在一定溫度T時,形成能量為Ui的點缺陷存在一定的熱力學平衡濃度ci∝exp(-Ui/kT)。例如Au在600℃時,106個原子里有8個,當溫度升至1000℃時,104個原子中就有5個。此外,通過淬火、輻照、摻雜、範性形變和改變化學配比等多種方式也能引入大量非平衡點缺陷。晶體中的外來原子,即雜質或溶質原子,是稱作化學缺陷的另一類點缺陷,它們可以以代位或填隙方式存在。
  點缺陷的概念最先是為解釋離子晶體的導電性而提出來的。半個世紀來,點缺陷的理論和實驗研究已在各種鍵合類型的晶體中廣泛展開。點缺陷是晶體中物質輸運過程的主要媒介,是一系列弛豫現象的物理根源,也是容納晶體對化學配比偏離的重要方式。點缺陷還可以交互作用形成多種複合點缺陷、點缺陷群,構成有序化結構及各種廣延缺陷,因而對於晶體結構敏感的許多性質有著至關重要的影響。

       點缺陷是晶體中晶格上的一種局部錯亂,影響範圍只有鄰近幾個粒子。根據點缺陷不同的成因可以將點缺陷分為下面三類:本徵缺陷、雜質缺陷和電子缺陷。
       本徵缺陷的類型是,在點陣中晶格結點出現空位,或在不該有粒子的間隙上多出了粒子(間隙粒子)。此外,還可能是一種粒子佔據了另一種粒子應該佔據的位置形成錯位。這些缺陷的產生,主要由於粒子的熱運動。任何高於OK的實際晶體,晶格結點上的粒子都在其平衡位置附近做熱運動,若干能量較高的粒子脫離其平衡位置從而形成缺陷。
       雜質缺陷是點缺陷中數目最多的一類。半徑較小的雜質粒子常以間隙粒子進入晶體。離子晶體中如果雜質離子的氧化數與所取代的離子不一致,就會給晶體帶來額外電荷。這些額外電荷必須通過其他相反電荷的離子來補償或通過產生空位來抵消,以保持整個晶體的電中性。雜質缺陷一般並不改變原基質晶體的晶格,但會因晶格畸化而活化,為粒子的遷移提供條件。
        電子缺陷則可以認為是以上兩類缺陷引起的一種電子效應缺陷。按照能帶理論,OK下大多數半導體材料的純凈完整晶體都是電絕緣體,但在高於OK的溫度下,由於熱激發、光輻照等因素會使少數電子從滿帶激發到導帶,原來滿帶中被這些電子佔據的能級便空餘出來,能帶中的這些空軌道稱為空穴。滿帶中的空穴和導帶中的部分電子是使半導體導電的主要原因,可見,實際晶體中的微量雜質和其他缺陷改變了晶體的能帶結構並控制著其中電子和空穴的濃度及其運動,對晶體的性能具有重要的影響。


 

4 點缺陷 -具體簡介

晶體中的原子以結點平衡位置為中心,不停地進行熱振動,振動頻率取決於原子間作用力,一般為1012—1013次E秒,而振幅與溫度有關.一定溫度下,原子熱振動的平均能量是一定的,但是各原子能量並不相同,是有起伏的,故在一定溫度下,部分具有超額能量的原子有可能克服周圍原子對它的束縛(克服能壘),而脫離原來的平衡位置,產生空位.離開平衡位置的原子有兩種去處,一種可能跑到表面,此時產生的空位稱為肖脫基空位;另一種可能跑到點陣間隙位置,此時形成弗蘭克爾空位.金屬晶體中常見的是肖脫基空位.另外還有一種點缺陷是雜質原子,當其尺寸大小與基體原子相近時,它能以置換的形式存在於結點位置上;若其尺寸相對基體原子很小時,以間隙原子形式存在.晶體中的點缺陷不是固定不動的,原子熱振動及能量起伏提供了點缺陷產生遷移運動的條件.空位在晶體中的遷移是隨和的,無規則地作布朗運動,它受溫度的強烈影響,間隙原子也可做同樣的遷移運動.另外,點缺陷是熱力學穩定的缺陷,一定溫度下對應一定的熱力學平衡濃度.點缺陷的存在對金屬性能有影響,

 

(1)會使在金屬晶體內運動的電子發生散射,使電阻增大,有人通過實驗得到電阻率與絕對溫度T之間關係為ρ=A+BT+CT2+Dexp(-EVkT),式中前三項為隨T升高、熱振動加劇而引起的E電阻率變化,第四項為溫度升高引起空位濃度增加而造成附加電阻率ρ。

(2)點缺陷數目增加,晶體體積膨脹,密度減小.Q當晶體內產生一個空位時,體積膨脹大約為05個原子,產生F一個間隙原子引起的體積膨脹相當於1個原子.另外點缺陷對晶體的相變,擴散、回復、高溫形變及化學熱處理均有較大影響.



 

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