王丽丝 材料0804 学号：1208080214

晶体缺陷综述

摘要：

在实际晶体中，总是或多或少的存在偏离理想结构的地区，即晶体缺陷。晶体的许多性

质往往令人惊讶的并不决定与原子在晶体结构中的规则排列，而是取决于结构中不规则排列

的晶体缺陷。由于晶体结构是规则排列的，结构出现缺陷的形式也不是漫无限制的。以致于

科学家们不遗余力的去探索其中的规律，从位错理论到点阵模型的提出，到晶界的理论的提

出经过了漫长的一段时间。至今为止位错理论已经发展的比较成熟，并应用于各个领域指导

着生产实践以及新领域的开发。

前言：

在很早以前人们就认为晶体中的原子作规则排列，19世纪中叶布拉非发展了空间点阵，

概括了点阵周期性的特征，1912年劳厄的晶体X射线衍射实验成功后，证实了晶体中原子

作规则排列，从理想晶体结构出发，人们发展了离子晶体的点阵理论和金属的电子理论，成

功的计算了离子晶体的结合能，对于金属晶体的原子键能也有了初步了了解，并很好的解释

了金属的电学性质。随后人们又认识到了晶体中原子并非静止排列，它在晶体中的平衡阵点

位置作震动，甚至在绝对零度也不是凝固不动的，即还有所谓零点能的作用，从这个理论出

发建立了点阵震动理论，从而建立了固体的比热理论。在20世纪20年代以后人们就发现晶

体的许多性质很难用理想晶体结构来解释，提出晶体中有许多原子可能偏离规则排列，即存

在有缺陷，并企图用此来解释许多用理想晶体结构无法解释的晶体性质。W.Schottky[1]为了

解释离子晶体的电介电导率问题，提出在晶体中可能由于热起伏而产生填隙离子和空位，而

且发现食盐的电介导电率与这些缺陷的数目有关。随后为了解决晶体屈服强度的实验数据值

与理论估计之间的巨大差别，又引进了位错这一晶体缺陷。今年来人们对晶体中各种缺陷有

了更深刻的认识，建立了晶体缺陷[2~4]理论，打开了现代金属强度微观理论之门。

我们将晶体结构中存在的缺陷分为三类：

（1） 点缺陷，其特征是所有方向的尺寸都很小，亦称零维缺陷，例如空位、填隙原子、

杂质原子等。

（2） 线缺陷，其特征是两个方向都很小，亦称为一维缺陷，例如各种类型的位错。

（3） 面缺陷，其特征是只有一个方向的尺寸很小，亦称二维缺陷，例如晶体表面

、晶孪晶界、相界和堆垛层错等。

点缺陷：

1926年J.Frenkel[5]为了解释离子晶体导电的实验事实，提出了离子晶体中的点缺陷理论；

1942年F.Seitz和H.B.Huntington[6]为了阐明扩散的机制，发表了金属中点缺陷的一些基本性

质；50~60年代，由于核反应堆的技术进展，高能粒子对固体的辐照效应引起了人们的重视，

又推动了对于晶体中的点缺陷的深入研究；70年代由于点缺陷及其与位错的交互作用对半

导体的性能有很大的影响，引起了人们对半导体材料中点缺陷性质的注意，并采用核磁共振