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0　绪论1

0.1　缺陷化学的任务及研究方法1

0.2　研究缺陷化学的意义1

0.3　缺陷化学的发展概况3

1　晶体中的缺陷4

1.1　晶体缺陷的类型4

1.1.1 原子缺陷5

1.1.2 电子缺陷5

1.1.3 色心6

1.1.4　线缺陷（位错）7

1.1.5 面缺陷11

1.1.6　体缺陷14

1.2　点缺陷的表示方法及缺陷反应方程式16

1.2.1　缺陷的类型及其符号16

1.2.2　缺陷反应方程式18

1.2.3　缺陷反应方程式的写法示例19

1.3.1 产生点缺陷的热力学观点与缺陷的平衡浓度21

1.3　点缺陷的浓度及原子浓度表示方法21

1.3.2　缺陷和原子浓度的表示方法23

1.3.3　热缺陷浓度的计算24

1.4　结构元和构造单位26

1.5　点缺陷的化学位28

1.6　本征缺陷30

1.6.1 肖特基缺陷31

1.6.2 弗仑克尔缺陷31

1.6.4 本征点缺陷的实例32

1.6.3　判断晶体中热缺陷类型的主要因素32

1.7　杂质缺陷33

1.7.1 决定杂质缺陷形成的因素33

1.7.2　杂质缺陷的类型34

1.8 固溶体36

1.8.1 固溶体的基本概念36

1.8.2 固溶体的分类37

1.8.3　连续置换型固溶体的形成条件39

1.8.4 不等价置换固溶体中的缺陷形式40

1.8.5 固溶体的研究方法及意义42

1.9.1 对非计量化合物存在的认识44

1.9　非化学计量化合物44

1.9.2　对非计量化合物的规定45

1.9.3 非化学计量化合物产生的原因及类型45

1.9.4　非化学计量化合物特点及意义49

习题与思考题50

2　电子缺陷和能级52

2.1 电子缺陷52

2.1.1 固体中的能带模型52

2.1.3 电子缺陷运动的两种模型54

2.1.2 固体中的电子缺陷54

2.1.4 各种原子缺陷与电子缺陷的关系56

2.2　费密能级和电子的化学位59

2.2.1 费密分布函数59

2.2.2　费密能级及计算60

2.2.3 费密能级的意义61

2.3　简并能级62

2.4　缺陷能级和杂质能级63

2.4.1 点缺陷的局域能级及意义63

2.4.2　本征原子缺陷的局域能级64

2.4.3　杂质缺陷的局域能级65

2.5　缺陷能级的计算67

2.6　缺陷的缔合69

2.6.1　缺陷缔合的作用力69

2.6.2　缺陷缔合的类型70

2.7　价键和点缺陷71

2.7.1 判断缺陷是施主还是受主的几点规则71

2.7.2　施主杂质和价键72

2.7.3　受主杂质缺陷和价键76

2.7.4　空位缺陷78

2.8.1 ZrO2快离子导体（固体电解质）79

2.8　无机材料中点缺陷的作用示例79

2.8.2　半导体陶瓷80

2.8.3 点缺陷在固体发光材料中的作用示例84

习题与思考题87

3　晶体中缺陷的平衡88

3.1　缺陷的类化学平衡88

3.1.1 缺陷平衡的准化学反应式90

3.1.2　点缺陷的平衡与质量作用定律91

3.1.3　缺陷平衡方程式的具体要求92

3.2.1　本征电子平衡94

3.2　本征电子平衡和电离平衡94

3.2.2 电离平衡95

3.3　化学计量晶体中的固有原子缺陷的平衡96

3.3.1　产生原子缺陷的基本类型96

3.3.2 晶体的点缺陷和化学整比性97

3.3.3 肖特基缺陷的平衡98

3.3.4 弗仑克尔缺陷的平衡101

3.3.5　缺陷形成的动力学101

3.4.1 具有肖特基缺陷的化合物中的等温平衡102

3.4　纯晶体内固有缺陷的完全平衡102

3.4.2 具有弗仑克尔缺陷的化合物MX中的等温平衡106

3.4.3 BaO的缺陷模型108

3.4.4　PbS中各类缺陷的完全平衡举例113

3.5　纯晶体中的缺陷浓度与冷却速度的关系118

3.6　纯晶体中缺陷浓度随温度的变化120

3.7　实验限度——最大缺陷浓度124

3.8　非化学计量化合物中缺陷的平衡125

3.8.1 晶体与气相间的反应——由晶体蒸发或升华产生的非化学计量化合物的平衡125

3.8.2 对化学计量的偏离及其与缺陷浓度的关系127

3.8.3 由于氧过剩而产生的非化学计量缺陷的浓度与平衡常数的关系128

3.8.4 由于氧不足而产生的非化学计量缺陷的浓度与平衡常数的关系129

3.9 固体中低浓度点缺陷的控制130

习题与思考题132

4　含有杂质的晶体中缺陷的平衡134

4.1　杂质原子进入晶体的不同作用134

4.1.1 两类不同杂质134

4.1.2　杂质进入机制的变化135

4.2　掺杂氧化物晶体中的缺陷平衡135

4.3　CdF2中掺杂的缺陷平衡实例139

4.4　ZnS中掺杂的缺陷平衡实例140

4.5　PbS中杂质对缺陷浓度的影响141

4.5.1 PbS晶体中缺陷浓度与气相分压的关系142

4.5.2　进入机制与气氛的关系143

4.5.3 固定杂质浓度的情形143

4.5.4　施主型掺杂与受主型掺杂——掺杂控制法的优点144

4.5.5　k′s＞ki的晶体145

4.5.6　低杂质浓度的情形145

4.5.7 杂质溶解度与气氛的关系146

4.5.8 杂质进入机制的实验确定146

4.6　杂质溶解度极限——有第二凝聚相存在时的等温平衡147

4.7　掺杂BaTiO3中的缺陷平衡与电导率的关系示例148

4.7.1 未掺杂钛酸钡中的缺陷模型149

4.7.2　施主掺杂钛酸钡的缺陷模型152

4.7.3 受主掺杂对钛酸钡电性能的影响155

4.8　BaTiO3半导瓷烧结过程对缺陷浓度及电性能的影响157

4.8.1 高温缺陷状态与室温电导率之间的联系157

4.8.2　烧结气氛对电性能的影响159

4.8.3　淬火温度和速度对电性能的影响160

习题与思考题162

5.1.1　侵蚀法观察位错163

5　缺陷的实验观测技术163

5.1　位错的光学观察163

5.1.2　缀饰法观察位错164

5.1.3　应力双折射法观察位错164

5.2　激光光谱分析165

5.3　电子探针167

5.3.1 电子探针仪的一般原理与构造167

5.3.2　样品的制备169

5.4　离子探针169

5.4.1 直接成像离子质量分析器170

5.4.2 离子微探针质谱仪171

5.5　观察晶体缺陷的X射线形貌术173

5.5.1　投影形貌法174

5.5.2　反射形貌法176

5.5.3 异常透射法［150］（又称Borrmann法）177

5.6　电子显微镜分析技术177

5.6.1　透射电子显微镜技术178

5.6.2 用透射法观察晶体缺陷180

5.6.3　扫描电子显微镜技术183

5.7　光电子能谱186

5.8　电子自旋共振波谱187

习题与思考题189

附录190

附录1　物理和化学常数190

附录2　SI基本单位的名称和符号191

附录3　单位换算和基本物理常数191

附录4　分子能量单位192

附录5　压强单位的换算192

参考文献193