Xem mẫu
- LOGO 1
CHƯƠNG 3: KHUYẾT TẬT TINH THỂ
- 2
- 3
Tinh thể thực
Tinh thể hoàn thiện:
do tác dụng nhiệt độ,
được phân bố vào đúng
các nguyên tử di chuyển
vào nút mạng một cách
tạo khuyết tật
có trật tự
phần lớn các tinh thể có
là trường hợp lý tưởng
nồng độ khuyết tật trên
và ở 0 K
1%
- 4
Theo thành phần hóa học:
Khuyết tật hợp thức
Khuyết tật không hợp thức
Ví dụ: NaCl và Na1+xCl, FeO và Fe1-xO với x 1
Theo thành phần tạp chất:
Khuyết tật nội tại
Khuyết tật ngoại lai
Ví dụ: chất bán dẫn n của Si có lẫn AS
- 5
Theo mạng lưới tinh thể:
Khuyết tật điểm
Khuyết tật đường
Khuyết tật mặt
Khuyết tật vùng (khuyết tật khối)
- 6
Sai sót không tỷ lượng (không
hợp thức): phụ thuộc nhiệt độ và môi
trường
+ Khuyết tật ngoại lai (tạp chất) (3,
4, 5)
+ Khuyết tật không hợp thức (2)
Sai sót có tỷ lượng (hợp thức):
phụ thuộc nhiệt độ
+ Khuyết tật kiểu Frenkel
+ Khuyết tật kiểu Schhottky
- 7
Khuyết tật Frenkel: Khuyết tật Schhottky:
Nguyên tố cation hay Khi xuất hiện vị trí trống
anion chuyển vào vị trí cation thì có xuất hiện vị
xen kẻ để lại nút trống trí trống anion
- 8
M là nguyên tử M (cation) nằm đúng vị trí M MM
Mi là nguyên tử M nằm ở vị trí xen kẽ Mi·
M là nguyên tử M (cation) nằm đúng vị trí M XX
Mi là nguyên tử M nằm ở vị trí xen kẽ Xi '
Khuyết vị trí M (lỗ trống) VM '
VX.
Khuyết vị trí M (lỗ trống)
MX..
M nằm ở vị trí X
M
X X M' '
X nằm ở vị trí M
Y M.
Y hóa trị +2 nằm ở vị trí M
LX '
L hóa trị -2 nằm ở vị trí X
- 9
- Phải đảm bảo kiểu mạng: kiểu mạng chính không đổi khi
khuyết tật
- Phải đảm bảo tỉ lệ nút cation-anion trong tinh thể:
Ví dụ: tỉ lệ Ca/F trong mạng CaF2 là 1/2
- Phải trung hòa về điện: tổng điện tích dương bằng tổng
điện tích âm
- Phải bảo tồn vật chất: bảo toàn nguyên tố, điện tích trong
phản ứng
Ví dụ: khi cho CaCl2 vào trong mạng NaCl
CaCl2 Ca.Na + 2ClCl + V’Na
- 10
Yakov Frenkel (1894–1952), nhà vật
lý người Nga
Mi. + VM’ = 0
Cho cation:
Xi’ + VX. = 0
Cho anion:
Ví dụ: MgO, khuyết tật cho O2-
Oi’’ + VO.. = 0
MgMg + OO = MgMg + Oi’’ + VO..
- 11
Walter Hermann Schottky
(1886-1976) là nhà vật lý người Đức
.=0
VM’ + VX
Ví dụ: khuyết tật trong tinh thể
TiO2 : VTi’’’’ + 2VO.. = 0
BaTiO3:
VBa’’ + VTi’’’’ + 3VO.. = 0
- 12
- 13
Cation Y thay cho cation M hay anion L thay cho anion X
Ví dụ: 1/ cho LiCl vào trong mạng tinh thể NaCl LiNa
2/ cho NaBr vào trong mạng tinh thể NaCl BrCl
- 14
Cation hay ainon có hóa trị khác thay thế vào mạng tinh thể
Ví dụ: cho SrCl2 vào trong mạng tinh thể NaCl
Tạo lỗ trống: SrCl2 = SrNa· + ClCl + VNa'
Chèn vào vị trí xen kẻ: SrCl2 = SrNa· + Cli'+ ClCl
- 15
Trường hợp mạng NaCl tồn tại sẳn khuyết tật Schottky:
V’M + V˙X = 0
Có hai trường hợp:
làm giảm số khuyết tật
làm tăng số khuyết tật
2V’Na = Sr˙Na + V˙Cl V’Na = Sr˙Na
- 16
Trường hợp mạng NaCl tồn tại sẳn khuyết tật Frenkel:
V’Na + Na·i = 0
làm giảm số khuyết tật
làm tăng số khuyết tật
Có Sr·Na + Na·hợp:2V'Na Sr·Na + V’Na = 0
hai trường i =
Na·i + V’Na = 0
- 17
Ví dụ: mạng CaF2 có phụ gia YF3
CaF2 CaCa + 2FF
YF3 Y˙Ca + 2FF + F’i
→ Y˙Ca + F’i ↔ 0
Nếu CaF2 tồn tại mất trật tự Frenkel cho anion F-:
CaF2 = CaCa + FF + Fi’+ V'F
→ F thừa trong YF3 sẽ làm mất nút trống V'F
- 18
Ví dụ: mạng CaF2 có phụ gia NaF
Thay thế: NaF → Na'Ca + FF + V˙F Xen kẽ: NaF → Na'i + F'i
→ Na'Ca + V˙F ↔ 0 → Na'i + F'i ↔ 0
Nếu CaF2 tồn tại mất trật tự Frenkel cho anion F-:
CaF2 = CaCa + FF + Fi’+ V'F
Fi’ + Na'Ca ↔ 2V˙F 2Fi’ ↔ V˙F + Na'i
- 19
Cation hay ainon có hóa trị khác thay thế vào mạng tinh thể
Ví dụ: cho SrCl2 vào trong mạng tinh thể NaCl
Tạo lỗ trống: SrCl2 = SrNa· + ClCl + VNa'
Chèn vào vị trí xen kẻ: SrCl2 = SrNa· + Cli'+ ClCl
- 20
Li Na
Khi LiCl được đốt nóng trong hơi Li,
các nguyên tố Li lấy các anion Cl và
để lại electron tại vị trí Cl.
nguon tai.lieu . vn
