| 第2節(jié) 點(diǎn)缺陷(2)
2）雜質(zhì)缺陷
由于外來質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入晶體而產(chǎn)生的缺陷。前已述及，雜質(zhì)進(jìn)入晶體中可有兩種情況：取代或者填隙，雖然雜質(zhì)摻雜量一般較�。�0.1%左右），進(jìn)入晶體后無論位于何處，均因雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)和原有的質(zhì)點(diǎn)性質(zhì)不同，故它不僅破壞了質(zhì)點(diǎn)有規(guī)則的排列，而且在雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)周圍的周期勢(shì)場(chǎng)引起改變（圖5-6），因此形成—種缺陷。雜質(zhì)缺陷又可分為間隙雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)及置換雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)兩種。晶體中雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)含量在未超過其固溶度時(shí)，雜質(zhì)缺陷的濃度與溫度無關(guān)，這與熱缺陷是不同的。在某些情況下，晶體中可溶入較大量其他物質(zhì)，如制造固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料，使用8~10%（mol）Y2O3溶入ZrO2中，Y3+置換Zr4+，形成大量氧空位缺陷，可傳導(dǎo)氧離子，從而起到離子導(dǎo)電作用。
 
3）非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺
根據(jù)無機(jī)化學(xué)中定比定律，化合物分子式一般具有固定的正負(fù)離子比，其比值不會(huì)隨著外界條件而變化，此類化合物稱為化學(xué)計(jì)量化合物。但是，有一些化合物，它們的化學(xué)組成會(huì)明顯地隨著周圍氣氛性質(zhì)和壓力大小的變化而發(fā)生組成偏離化學(xué)計(jì)量的現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的晶體缺陷稱為非化學(xué)計(jì)量缺陷，它是生成n型或p型半導(dǎo)體的重要基礎(chǔ)。例如TiO2在還原氣氛下形成TiO2-x（x=0~1），這是一種n型半導(dǎo)體。
非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷也稱為電荷缺陷，從能帶理論來看，非金屬固體具有價(jià)帶、禁帶或?qū)�。�?dāng)在0K時(shí)導(dǎo)帶全部空著，價(jià)帶全部被電子填滿。由于熱能作用或其它能量傳遞過程，價(jià)帶中電子得到能量而被激發(fā)到導(dǎo)帶中，此時(shí)在價(jià)帶留下一個(gè)電子空穴，而在導(dǎo)帶中存在一個(gè)電子，見圖5-7(a)。這樣雖然未破壞原子排列的周期性，但由于電子空穴和電子分別帶正電荷和負(fù)電荷，因此在它們周圍形成了—個(gè)附加電場(chǎng)，引起周期性勢(shì)場(chǎng)的畸變，造成晶體的不完整性，也屬一種結(jié)構(gòu)缺陷，稱電荷缺陷。
5.2.2 缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法
1. 缺陷表示法
凡從理論上定性定量地把材料中的點(diǎn)缺陷看作化學(xué)實(shí)物，并用化學(xué)熱力學(xué)的原理來研究缺陷的產(chǎn)生、平衡及其濃度等問題的一門學(xué)科稱為缺陷化學(xué)。
缺陷化學(xué)所研究的對(duì)象主要是晶體缺陷中的點(diǎn)缺陷，而且僅在點(diǎn)缺陷的濃度低于某一臨界值（約為0.1％左右）為限。這是因?yàn)辄c(diǎn)缺陷濃度過高，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合缺陷和缺陷簇的生成，以致形成超結(jié)構(gòu)和分離的中間相，這就超出了點(diǎn)缺陷的范疇。實(shí)際上對(duì)于大多數(shù)晶體材料，即使在高溫下點(diǎn)缺陷濃度也不會(huì)超出上述臨界限度。所以點(diǎn)缺陷理論仍然是解釋固體的許多物理化學(xué)性質(zhì)的重要基礎(chǔ)。
點(diǎn)缺陷既然看作為化學(xué)實(shí)物，點(diǎn)缺陷之間就會(huì)發(fā)生一系列類似化學(xué)反應(yīng)的缺陷化學(xué)反應(yīng)。在缺陷化學(xué)中，為了討論方便起見，為各種點(diǎn)缺陷規(guī)定了一套符號(hào)。在缺陷化學(xué)發(fā)展史上，很多學(xué)者采用過多種不同的符號(hào)系統(tǒng)，目前采用得最廣泛的表示法是克羅格-明克（Kroger-Vink）符號(hào)。
在該符號(hào)系統(tǒng)中，點(diǎn)缺陷符號(hào)由三部分組成：
① 主符號(hào)，表明缺陷種類；
② 下標(biāo)，表示缺陷位置；
③ 上標(biāo)，表示缺陷有效電荷，“·”表示有效正電荷，用“′”表示有效負(fù)電荷，用“×”表示有效零電荷，零電荷可以省略不標(biāo)。
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