无机材料科学基础硅酸盐课后作业答案
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第三章答案 3-2 略。 3-2 试述位错的基本类型及其特点。 解:位错主要有两种:刃型位错和螺型位错。刃型位错特点:滑移方向与位错线垂直,符 号⊥,有多余半片原子面。螺型位错特点:滑移方向与位错线平行,与位错线垂直的面不是 平面,呈螺施状,称螺型位错。 3-3 非化学计量化合物有何特点?为什么非化学计量化合物都是 n 型或 p 型半导体材料? 解: 非化学计量化合物的特点: 非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、 压力有关; 可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体; 缺陷浓度与温度有关, 这点可以从平衡常数 看出; 非化学计量化合物都是半导体。 由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金 属离子过剩(n 型)半导体,正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩(p 型) 半导体。 3-4 影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些? 解:影响形成置换型固溶体影响因素: (1)离子尺寸:15%规律:1.(R1-R2)/R1>15% 不连续。2.<15%连续。3.>40%不能形成固熔体。 (2)离子价:电价相同,形成连续固熔体。 ( 3)晶体结构因素:基质,杂质结构相同,形成连续固熔体。 (4)场强因素。 (5)电负性: 差值小,形成固熔体。差值大形成化合物。 影响形成间隙型固溶体影响因素: (1) 杂质质点大小: 即添加的原子愈小, 易形成固溶体, 反之亦然。 (2)晶体(基质)结构:离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的,在一定程度 上来说,结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大,结构愈疏松,易形成 固溶体。 (3)电价因素:外来杂质原子进人间隙时,必然引起晶体结构中电价的不平衡,这 时可以通过生成空位,产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。 3-5 试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。 解:影响有: (1)稳定晶格,阻止某些晶型转变的发生; (2)活化晶格,形成固溶体后, 晶格结构有一定畸变,处于高能量的活化状态,有利于进行化学反应; (3)固溶强化,溶质 原子的溶入,使固溶体的强度、 硬度升高; (4)形成固溶体后对材料物理性质的影响:固 溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化,但一般都不是线性关系。固溶体 的强度与硬度往往高于各组元,而塑性则较低, 3-6 说明下列符号的含义:VNa,VNa',VCl˙, Na'VCl˙) (V ,CaK˙,CaCa,Ca i˙˙ 解:钠原子空位;钠离子空位,带一个单位负电荷;氯离子空位,带一个单位正电荷;最 邻近的 Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心;Ca2+占据 K.位置,带一个单位正电荷;Ca 原子位 于 Ca 原子位置上;Ca2+处于晶格间隙位置。 3-7 写出下列缺陷反应式: (l)NaCl 溶入 CaCl2 中形成空位型固溶体; (2)CaCl2 溶入 NaCl 中形成空位型固溶体; (3)NaCl 形成肖特基缺陷; (4)Agl 形成弗伦克尔缺陷(Ag+进入间 隙) 。 解: (1)NaCl (2)CaCl2 CaNa · · NaCa’+ ClCl + VCl + 2ClCl + VNa’ · (3)O VNa’ + VCl · (4)AgAg VAg’ + Agi 3-8 MgO 的密度是 3.58g/cm3, 其晶格参数是 0.42nm, 计算单位晶胞 MgO 的肖特基缺陷数。 解:设有缺陷的 MgO 晶胞的晶胞分子数为 x,晶胞体积 V=(4.20)3,x=ρ VN0/M=3.96,


