材料科学基础
材料科学基础课件PPT
• 材料的结构包括不同晶体结构和非晶体，以及显微镜下的微观 结构，哪些主要因素能够影响和改变结构？只有了解了这些才
能实现控制结构的目的。
• 材料的性能包括物理性能、化学性能、力学性能。
• 其内部结构包括 四个层次：①原 子结构；②结合 键；③原子的排 列方式；④显微 组织
2021/3/10
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（二）材料科学与材料工程的关系
• 材料科学的形成：“材料”早存在，“材料科学”提出于20世 纪60年代，1957年苏联卫星上天，美国震动很大，在大学相 继建立十余个材料科学研究中心，自此开始，“材料科学”一 词广泛应用。
• 一般来讲，科学是研究“为什么”的学问，而工程是解决“怎 么做”的学问。材料科学的基础理论，为材料工程指明方向，
为更好地选择、使用材料，发挥现有材料的潜力、发展新材料 提供理论基础。
• 材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点的不同或者说
各自强调的中心不同，它们之间并没有一条明确的界线，因此，
后来人们常常将二者放在一起，采用一个复合名词－材料科学
2021/3/1与0 工程（MSE，Material Science and Engineering）
功能材料：电子材料、光电子材料、超导材料
2021/3/10
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（四）材料的应用
• 让我们回顾几项有影响的事例，以便加深理解材料的发展在人类社会发 展中起了举足轻重的作用。
• 计算机与材料
1、计算机经历：电子管→晶体管→集成电路时代
2、个人电脑移动存储器的比较
材料科学的发展是计算机飞速发展的基础
种类
《材料科学基础》
《Foundations of Materials Science》
2021/3/10
材料科学基础知识
材料科学基础知识一、概述材料科学是一门涉及材料的结构、性能、制备和应用的学科。
在现代科学技术发展中，材料科学起着重要的作用。
材料科学的发展涉及多个学科领域，如物理学、化学、工程学等。
本文将介绍材料科学的基础知识，包括材料分类、结构与性能关系、制备方法等。
二、材料分类根据材料的组成和性质，可以将材料分为金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料四大类。
1. 金属材料：金属材料具有良好的导电性和导热性，常见的金属材料有铁、铝、铜等。
金属材料的特点是强度高、可塑性好。
2. 陶瓷材料：陶瓷材料具有较高的熔点和硬度，常见的陶瓷材料有瓷器、玻璃等。
陶瓷材料的特点是脆性大、电绝缘性好。
3. 聚合物材料：聚合物材料是由高分子化合物组成的，常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。
聚合物材料的特点是具有良好的可塑性和耐腐蚀性。
4. 复合材料：复合材料是由两种或多种不同种类材料组合而成的材料，常见的复合材料有纤维增强复合材料、金属基复合材料等。
复合材料的特点是综合性能优良。
三、结构与性能关系材料的结构对其性能有着重要的影响。
以下是常见的结构与性能关系。
1. 晶体结构：晶体是由离子、原子或分子按照一定规律排列而成的有序结构。
晶体的结构确定了材料的硬度、导电性等性能。
2. 硬度与强度：材料的硬度和强度与其原子、分子的排列有关。
晶体结构和材料的晶粒大小会影响材料的硬度和强度。
3. 导电性与绝缘性：材料的导电性与其电子的运动有关。
金属材料具有良好的导电性，而陶瓷材料则具有较好的绝缘性。
4. 磁性与非磁性：材料的磁性与其原子或分子的磁矩有关。
铁、镍等金属具有磁性，而大部分非金属材料则是非磁性的。
四、材料制备方法材料的制备方法经过了长期的发展和探索，现在已经有许多成熟的制备方法。
以下是常见的材料制备方法。
1. 熔融法：熔融法是通过加热材料使其熔化，然后再进行浇铸、凝固等操作来制备材料。
熔融法广泛应用于金属和玻璃等材料的制备过程。
2. 沉积法：沉积法利用化学反应、物理吸附等方法，将原料分子沉积到基材上，形成所需的材料。
《材料科学基础》课件
THANKS
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稳定性
材料在化学环境中保持其组成和结构的能力。
腐蚀性
材料与化学物质反应的能力，一些材料容易受到腐蚀。
活性
材料参与化学反应的能力和程度。
耐候性
材料在各种气候条件下的稳定性，如耐紫外线、耐风雨等。
材料的力学性质
弹性模量
描述材料抵抗弹性变形的能力。
硬度
材料表面抵抗被压入或划痕的能力。
韧性
材料吸收能量并抵抗断裂的能力。
材料科学的发展历程
总结词
概述材料科学的发展历程，包括重要的里程碑和代表 性人物。
详细描述
材料科学的发展历程可以追溯到古代，如中国的陶瓷和 青铜器制作，古埃及的石材加工等。然而，材料科学作 为一门独立的学科是在20世纪中期才开始形成的。在 这个时期，一些重要的里程碑包括开发出高温超导材料 、纳米材料和光电子材料等新型材料，这些材料的出现 极大地推动了科技的发展。同时，一些杰出的科学家如 诺贝尔奖得主也在这个领域做出了卓越的贡献。随着科 技的不断进步，材料科学的发展前景将更加广阔。
。
绿色材料与可持续发展
绿色材料
采用环保的生产方式，开发具有环保性能的新型材料，如可降解 塑料、绿色建材等。
节能减排
通过采用新型材料和技术，降低能源消耗和减少污染物排放，实现 节能减排的目标。
可持续发展
推动材料科学的发展，实现经济、社会和环境的协调发展，促进可 持续发展。
非晶体结构与性质
非晶体的结构特征
非晶体中的原子或分子的排列是无序的，不遵循长程有序的晶体 结构。
非晶体的物理和化学性质
非晶体的物理和化学性质与晶体不同，如玻璃态物质具有较好的化 学稳定性和机械强度。
材料科学基础-第1章
晶面指数及晶面间距
现在广泛使用的用来表示晶面指数的密勒指数是由 英国晶体学家ler于1939年提出的。
z
确定晶面指数的具体步骤如下： 1.以各晶轴点阵常数为度量单位,求 出晶面与三晶轴的截距m,n,p； 2.取上述截距的倒数1/m,1/n,1/p； 3. 将以上三数值简为比值相同的三 个最小简单整数,即 1 1 1 h k l (553) : : : : h:k :l x m n p e e e 其中e为m,n,p三数的最小公倍数,h,k,l为简单整数； 4.将所得指数括以圆括号, (hkl)即为密勒指数。
13 体心立方点阵
a=b=c，α=β=γ =90°
14 面心立方点阵
a=b=c，α=β=γ =90°
§ 1.5 晶体结构的对称性
一、对称：对称是指物体相同部分作有规律的 重复。对称操作所依据的几何元素，亦即在对 称操作中保持不动的点、线、面等几何元素称 为对称元素。 二、对称性
1．晶体的宏观对称性 2. 晶体的32种点群 3. 晶体的微观对称性 4．230种空间群
晶体结构＝空间点阵+基元
注意：上式并不是一个数学关系式，而只是用来表示这三者之间的 关系。
二、晶体的点阵理论
1 、点阵(Lattice):
将晶体中重复出现的最小单元作为结构基元，用一个数 学上的点来代表 , 称为点阵点，整个晶体就被抽象成一组 点,称为点阵。 1 点阵点必须无穷多； 点阵必须具备的三个条件 2 每个点阵点必须处于相同的环境； 3 点阵在平移方向的周期必须相同。
c
b
a
空间点阵及晶胞的不同取法
选取晶胞的原则： 1.要能充分反映整个空间点阵的周期性和对称性； 2.在满足1的基础上，单胞要具有尽可能多的直角； 3.在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。
材料科学基础
1.材料是国民经济的基础；广义的材料包括人们的思想意识之外的所有物质；材料、信息、能源是现代技术的三大支柱。
2.材料科学是研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的学科。
3.材料分类：金属材料、陶瓷材料或无机非金属材料、高分子材料、复合材料。
4.材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括金属、陶瓷、高分子材料）的微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和发展。
它涵盖了材料科学和材料工程的基础理论。
5.金属键：金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键。
特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能量密堆结构性质：良好导电、导热性能，延展性好。
6.离子键：正负离子之间由于静电引力相互吸引，是原子结合在一起形成离子键。
特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性，无饱和性性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体。
7.共价键：两个或多个电负性相差不大的原子通过共用电子对而形成的化学键。
特点：饱和性配位数较小，方向性（s电子除外）性质：熔点高、质硬脆、导电能力差二；晶体学基础晶体：是指其内部原子（分子或离子）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物体。
晶体原子（分子或离子）在空间的具体排列方式称为晶体结构。
晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列即即存在长程有性能上两大特点：固定的熔点，各向异性空间点阵：将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点，即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境晶胞：代表性的基本单元（最小平行六面体）选取晶胞的原则1.选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性2.平行六面体的棱和角相等的数目应最多3.当平行六面体的棱边夹角存在直角，直角数目应最多4.在满足上述条件下晶胞应具有最小体积晶格：为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为结点，人为地将结点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称为晶格。
材料科学基础
材料科学基础
材料科学基础是材料理论、实验、应用的交叉学科。
它集成了多学科的实验手段和理论计
算技术，利用理论计算、数理物理和实验技术，研究材料的性能和制备、表征，分析和优
化材料结构和功能性能，以满足材料领域的需求。
基础的材料科学主要包括材料多尺度结构的研究、材料微观机制的研究、材料表面与界面
性质的研究以及材料抗损性表征及改进等。
材料多尺度结构研究是通过研究材料的原子、
分子、晶体等多种尺度结构，探索材料性能及其关联机制。
材料微观机制研究是通过对材
料微细结构、代表性性质进行研究，从原子、分子、晶体分解的角度探究材料行为及影响
其行为的机制；材料表面与界面性质的研究是指利用实验与分子模拟方法，研究材料的表
面和界面结构、化学组分特性及其性能等；材料抗损性表征与改进研究是针对特定工况作
用环境下材料应力损伤、耐磨性能等进行研究，目的是区分材料质变以及失效机制，提出
与改善结构、材料条件等有关的优化技术。
此外，材料科学的基础还涉及其他学科，如物理化学、机械工程、计算机科学、化学工程、材料物理学、有机合成和金属学等，以便从新的视角，综合研究材料的结构、性质、加工
技术、性能表征等。
总之，材料科学基础是一门宽泛而全面的学科，能够涵盖实验、理论计算技术、物理化学
等诸多分支，来研究材料的性能及功能。
未来，随着材料应用的不断发展，材料科学基础
也将在科学研究中发挥重要作用，为材料发展提供重要保障。
材料科学基础知识
材料科学基础知识材料科学是一门研究材料结构、性能和制备的学科，涉及广泛的领域，包括金属、陶瓷、塑料、纤维、半导体等材料的研究与应用。
本文将介绍一些材料科学的基础知识，包括材料分类、晶体结构和材料性能等内容。
一、材料分类根据组成和结构特征，材料可以分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三大类。
金属材料主要由金属元素构成，具有优秀的导电、导热和强度等性能；无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥等，其特点是高硬度、高耐热性和电绝缘性；有机高分子材料由含有大量碳元素的高分子化合物构成，如塑料、橡胶和纤维等，具有良好的可塑性和可拉伸性。
二、晶体结构晶体是材料学中一种有序排列的结构形态，具有规则的周期性。
晶体结构由原子、离子或分子按照一定的几何规则排列而成。
根据晶格的不同，晶体可分为立方晶系、四方晶系、单斜晶系、正交晶系、斜方晶系、菱方晶系和三斜晶系等。
其中，立方晶系是晶体结构中最简单的一种，其晶格具有等边、等角的特点。
三、材料性能材料的性能决定了其在实际应用中的表现。
常见的材料性能包括力学性能、热学性能、电学性能和磁学性能等。
力学性能体现了材料的强度、韧性和硬度等特点，如抗拉强度、屈服强度和冲击韧性；热学性能包括导热性、热膨胀系数和导电性等，这些性能对材料的热稳定性和导热导电能力有重要影响；电学性能和磁学性能则与材料的导电性和导磁性相关。
四、材料制备材料的制备过程对于最终材料的性能和结构有重要影响。
常见的材料制备方法包括熔融法、沉积法、固相反应法和溶液法等。
熔融法是指将材料加热至熔点后进行冷却的过程，常用于金属材料的制备；沉积法则是通过气相或溶液中的化学反应沉积材料薄膜；固相反应法是指两个或多个固体物质在一定条件下发生化学反应生成新的化合物；溶液法是将材料溶解于溶剂中，通过溶液的蒸发或化学反应生成新材料。
总结材料科学是一门涉及广泛的学科，研究的内容包括材料分类、晶体结构、材料性能和材料制备等方面。
了解这些基础知识对于深入学习和应用材料科学具有重要意义。
材料科学基础知识点
1，晶体。
原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。
2中间相。
两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。
3、亚稳相，亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
4、配位数。
晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
5、再结晶。
冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶。
6、伪共晶。
非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。
7、交滑移。
当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。
8、过时效；铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP 区，θ ”，θ ’，和θ。
在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将析出θ ’，这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。
9、形变强化。
金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化。
10、固溶强化。
由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。
11、弥散强化。
许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。
12、不全位错。
柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。
13、扩展位错。
通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。
14、螺型位错。
位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。
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复习第一章晶体化学基础一、紧密堆积原理晶体中各离子间的相互结合，可以看作是球体的堆积。
按照晶体中质点的结合应遵循势能最低的原则，从球体堆积的几何角度来看，球体堆积的密度越大，系统的势能越低，晶体越稳定。
此即球体最紧密堆积原理。
1、等径球体紧密堆积：晶体由一种元素构成，如Cu、Ag、Au等单质。
2、不等径球体紧密堆积：晶体由两种以上的元素构成，如NaCl、MgO等化合物。
（1）空隙形式一是由四个球围成的空隙，称为四面体空隙。
一是由六个球围成的空隙，称为八面体空隙。
（2）空隙数量如果晶胞为n个球组成，则四面体空隙的总数应为8 × n∕4 ＝2n个；而八面体空隙的总数为6 × n∕6 ＝n个。
所以，当有n个等大的球体作最紧密堆积时，就会有2n个四面体空隙和 n个八面体空隙球的数目:八面体数目:四面体数目＝1:1:21、等径球体紧密堆积方式（1）六方紧密堆积Hexagonal Close-packed Structure （HCP)按ABABAB……的顺序堆积，球体在空间的分布与空间格子中的六方格子相对应。
（2）面心立方紧密堆积Face Centered Cubic Structure（FCC)按ABCABC……的顺序堆积，球体在空间的分布与空间格子中的立方格子相对应。
2、不等径球体紧密堆积不等径球进行堆积时，较大球体按等径球体作紧密堆积，较小的球填充在大球紧密堆积形成的四面体空隙或八面体空隙中。
离子晶体中：半径较大的阴离子作紧密堆积，半径小的阳离子则填充在四面体空隙或八面体空隙中。
二、鲍林规则鲍林第一规则——配位体规则围绕每个阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴、阳离子的距离决定于它们的半径之和，阳离子的配位数取决于它们的半径比值，与电价无关。
表明，阳离子的配位数并非决定于它本身或阴离子半径，而是决定于它们的比值。
鲍 林 第 二 规 则——静电价规则在一个稳定的离子化合物结构中，每一个阴离子的电价等于相邻阳离子分配给这个阴离子的静电键强度总和。
n Z ＝阳离子配位数阳离子电荷数＝S 静电键强度+∑-ii S ＝Z 阴离子电荷数应用一：判断晶体结构是否稳定 如：NaCl 晶体 应用二：确定共用一个顶点（即同一个阴离子）的配位多面体的数目 如：[SiO 4]、 [AlO 6]、[MgO 6]鲍林第三规则 ——多面体共顶、共棱和共面规则在一个配位结构中，两个阴离子配位多面体共棱，特别是共面时，结构的稳定性便会降低。
对于电价高、配位数小的阳离子，这个效应特别显著。
鲍林第四规则 ——不同配位多面体连接规则 在一个含有不同阳离子的晶体结构中，电价高、配位数小的阳离子，趋向于不相互共享配位多面体要素。
例：岛状镁橄榄石（Mg 2SiO 4）鲍林第五规则 ——节约规则在同一个晶体结构中，本质上不同的结构单元的数目趋向于最少数目。
例：（1） SiO2（2）柘榴石（Ca3Al2Si3O12）其中：CN Ca＝8，CN Al＝6，CN Si＝4第二章晶体结构一、具有紧密堆积形式的晶体结构分析步骤：１、阴离子堆积方式——阴离子以面心立方形式堆积，则构成晶胞的阴离子占据立方体的八个角顶和六个面心的位置。
２、根据r+/ r-值，确定阳离子的配位数。
r+/ r- =0.225~0.414之间，n=4r+/ r- =0.414~0.732之间，n=6３、阳离子在四面体或八面体空隙中的填充率（P）阳离子填充于全部八面体空隙，填充率P=1，即阳离子分布于晶胞的体心与12条棱的中心；阳离子填充于全部四面体空隙，填充率P=1/2，即阳离子分布于晶胞八个顶角的四面体空隙的四个位置。
一、面心立方紧密堆积１、阴离子堆积方式——阴离子以面心立方形式堆积，则构成晶胞的阴离子占据立方体的八个角顶和六个面心的位置。
２、根据r+/ r-值，确定阳离子的配位数。
r+/ r- =0.225~0.414之间，n=r+/ r- =0.414~0.732之间，n=6第二节硅酸盐晶体结构一、岛状结构在硅酸盐晶体结构中，[SiO4]以孤立状态存在，[SiO4]之间通过其他阳离子连接起来,这种结构称为岛状结构。
Si:O=1:4 镁橄榄石Mg2[SiO4]氧离子近似六方紧密堆积排列，硅离子填充于四面体空隙之中，填充率为1/8；镁离子填充于八面体空隙之中，填充率为1/2。
[SiO4]是以孤立状态存在，它们之间通过Mg2+连接起来。
二、组群状结构由两个、三个、四个或六个[SiO4]通过共用氧相连的硅氧四面体群体，分别称为双四面体、三节环、四节环、六节环，这些群体在结构中单独存在，由其他阳离子连接起来。
双四面体 Si:O=2:7 三、四、六节环 Si:O=1:3绿宝石Be3Al2 [Si6O18]六个[SiO4]通过共用氧相连形成的六节环，六节环之间是靠Al3+和Be2+相连。
Al3+的配位数为6，构成Al-O八面体， Be2+的配位数为4，构成Be-O四面体。
三、链状结构[SiO4]之间通过桥氧相连，在一维方向无限延伸的链状结构，称为单链。
在单链中，每个[SiO4]中有两个为桥氧，化学式[Si2O6]n4n-，Si:O=1:3。
两条相同的单链通过尚未公用的氧连起来向一维方向延伸的带状结构称为双链。
双链结构中，一半[SiO4]有两个桥氧，一半[SiO4]有三个桥氧，化学式[Si4O11]n6n-，Si:O=4:11四、层状结构[SiO 4]之间通过三个桥氧相连，在二维平面无限延伸构成的硅氧四面体层。
在硅氧层中，通过三个桥氧相互连接，形成向二维方向无限发展的六边形网络，称硅氧四面体层，其结构基元为[Si 4O 10] 。
化学式[Si 4O 10]n 4n- ，Si:O=4:10 。
非桥氧一般由Al 3+、Mg 3+、Fe 3+等阳离子相连，它们的配位数为6，构成[AlO 4]、[MgO 6]等，形成铝氧八面体层或镁氧八面体层。
五、架状结构硅氧四面体之间通过四个顶角的桥氧连起来，向三维空间无限发展的骨架状结构称为架状结构。
Si ：O=1：2 石英晶体结构第三章 晶体结构缺陷一、热缺陷的类型弗伦克尔缺陷在晶格内原子热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置后，进入晶格点的间隙位置，变成间隙原子，而在原来的位置上形成一个空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
弗伦克尔缺陷特点： 1、间隙质点与空位总是成对出现。
2、晶体体积不变。
NaCl 型晶体中间隙较小，不易产生弗伦克尔缺陷；萤石型结构中存在很大间隙位置，相对而言比较容易生成间隙离子。
肖特基缺陷如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，跳跃到晶体的表 面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。
肖特基缺陷特点: 肖特基缺陷的生成需要一个像晶界、位错或者表面之类的晶格排列混乱的区域；阳离子空位和阴离于空位按照分子式同时成对产生，伴随晶体体积增加。
二、热缺陷浓度的计算若是单质晶体形成热缺陷浓度计算为：)－exp(KTE N n 若是MX 二元离子晶体的Schttky 缺陷，因为同时出现正离 子空位和负离子空位，热缺陷浓度计算为：)2－exp(KTE N n = 浓度是温度的函数随着温度升高，缺陷浓度呈指数上升，对于某一特定材料，在一定温度下，热缺陷浓度是恒定的。
三 非化学计量缺陷定义:指组成上偏离化学计量而产生的缺陷。
它是由基质晶体与介质中的某些组分发生交换而产生。
如Fe 1－x O 、Zn 1+x O 等晶体中的缺陷。
特点:其化学组成随周围气氛的性质及其分压大小而变化。
是一种半导体材料。
非化学计量化合物可分为四种类型： 1、阴离子缺位型 TiO 2－xTiO 2晶体在缺O 2条件下，在晶体中会出现氧空位。
缺氧的TiO 2可以看作Ti 4+和Ti3+氧化物的ss ，缺陷反应为： ↑+++'−−−→−+••2213242O O V i T O Ti O O Ti O Ti 色心的形成：Ti 4++e → Ti 3+, 电子e 并不固定在一个特定的Ti 4+上，可把e 看作在 负离子空位周围。
因为 是带正电的，在电场作用下e 可以 迁 移，形成电子导电，易形成色心。
(NaCl 在Na 蒸汽下加热呈黄色 2、阳离子填隙型 Zn1+xOZnO 在Zn 蒸汽中加热，颜色加深， 缺陷反应为：412122112][][故,][][,1][],[][,][]][][[)处于间隙位的电导率证明单电子测定(21222-•••••+•∝=≈'≈'=↑+'+⇔O i O i i O i i x i P Zn P Zn K ZnO e Zn ZnO P e Zn K Zn O Zn O e Zn ZnO Θ3、阴离子间隙型只有UO2+x 可以看作U3O8（2UO3.UO2)在UO2中的SS 。
由于结构中有间隙阴离子，为保持电中性，结构中出现电子空穴，反应式为：O i UO U O O U O U ＋＋2＋'→••同样,也不局限于特定的正离子，它在电场下运动，● 所以是P 型半导体。
4、阳离子空位型 如Fe1-xO●为了保持电中性在正离子空位周围捕获,是P 型半导体。
缺陷反应为：O FeFe Fe Fe O FeFe Fe O V h g O h Fe Fe Fe Fe Fe O V Fe g O Fe +''+⇔+=+''+⇔+•••++••2)(21即得222可写成取代为22)(2122232为保持电中性，两个。
增大，电导率相应增加][增大，随][][用质量作用定律可得－色心附近，形成一种被吸引到2261•••∝''h P P h V V h O O Fe第四章 固 溶 体一、固溶体：将外来组元引入晶体结构，占据基质晶体质点位置或进入间隙位置的一部分，仍保持一个晶相，这种晶体称为固溶体。
（二）置换型固溶体中的“组分缺陷”组分缺陷——即在原来的结点位置产生空位或者在间隙位置嵌入新的质点。
发生在不等价置换的固溶体中，其浓度取决于掺杂量（溶质数量）和固溶度。
➢高价置换低价阳离子出现空位（空位型固溶体）阴离子进入间隙（间隙型固溶体）➢低价置换高价阳离子进入间隙（间隙型固溶体）阴离子出现空位（空位型固溶体）间隙型固溶体：当外来的杂质质点比较小而进入晶格的间隙位置。
（三）形成间隙型固溶体的条件1、杂质质点大小即添加的原子越小，易形成固溶体，反之亦然。
2、基质晶体结构基质晶体中空隙越大，结构越疏松，易形成固溶体。
3、电价因素外来杂质离子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过形成空位，不等价离子置换来保持电价平衡。
例如YF3加入到CaF2中：' 322iFCaCaF FFYYF++−−−→−•当F -进入间隙时，产生负电荷，由Y3+进入Ca2+位置来保持位置关系和电价的平衡。