晶體缺陷（crystal defects）是指晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整性受到破壞的所在位置。按其延展程度可分成點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷。
類型
晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)排列的某種不規(guī)則性或不完善性。又稱晶格缺陷。表現(xiàn)為晶體結(jié)構(gòu)中局部范圍內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的排布偏離周期性重復(fù)的空間格子規(guī)律而出現(xiàn)錯(cuò)亂的現(xiàn)象。根據(jù)錯(cuò)亂排列的展布范圍，分為下列3種主要類型。①點(diǎn)缺陷，只涉及到大約一個(gè)原子大小范圍的晶格缺陷。它包括：晶格位置上缺失正常應(yīng)有的質(zhì)點(diǎn)而造成的空位；由于額外的質(zhì)點(diǎn)充填晶格空隙而產(chǎn)生的填隙；由雜質(zhì)成分的質(zhì)點(diǎn)替代了晶格中固有成分質(zhì)點(diǎn)的位置而引起的替位等（圖1）。在類質(zhì)同象混晶中替位是一種普遍存在的晶格缺陷。②線缺陷，是沿著晶格中某條線的周圍，在大約幾個(gè)原子間距的范圍內(nèi)出現(xiàn)的晶格缺陷。位錯(cuò)是其主要的表現(xiàn)形式。具有位錯(cuò)的晶體結(jié)構(gòu)，可看成是局部晶格沿一定的原子面發(fā)生晶格的滑移的產(chǎn)物。滑移不貫穿整個(gè)晶格，晶體缺陷到晶格內(nèi)部即終止，在已滑移部分和未滑移部分晶格的分界處造成質(zhì)點(diǎn)的錯(cuò)亂排列，即位錯(cuò)。這個(gè)分界外，即滑移面在晶格內(nèi)的終止線，稱為位錯(cuò)線。位錯(cuò)有兩種基本類型：位錯(cuò)線與滑移方向垂直，稱刃位錯(cuò)，也稱棱位錯(cuò)；位錯(cuò)線與滑移方向平行，則稱螺旋位錯(cuò)。刃位錯(cuò)恰似在滑移面一側(cè)的晶格中額外多了半個(gè)插入的原子面，后者在位錯(cuò)線處終止（圖2）。螺旋位錯(cuò)在相對滑移的兩部分晶格間產(chǎn)生一個(gè)臺階，但此臺階到位錯(cuò)線處即告終止，整個(gè)面網(wǎng)并未完全錯(cuò)斷，致使原來相互平行的一組面網(wǎng)連成了恰似由單個(gè)面網(wǎng)所構(gòu)成的螺旋面（圖3）。③面缺陷，是沿著晶格內(nèi)或晶粒間的某個(gè)面兩側(cè)大約幾個(gè)原子間距范圍內(nèi)出現(xiàn)的晶格缺陷。主要包括堆垛層錯(cuò)以及晶體內(nèi)和晶體間的各種界面，如小角晶界、疇界壁、雙晶界面及晶粒間界等。其中的堆垛層錯(cuò)是指沿晶格內(nèi)某一平面，質(zhì)點(diǎn)發(fā)生錯(cuò)誤堆垛的現(xiàn)象。如一系列平行的原子面，原來按ABCABCABC……的順序成周期性重復(fù)地逐層堆垛，如果在某一層上違反了原來的順序，如表現(xiàn)為ABCABCAB│ABCABC ……,則在劃線處就出現(xiàn)一個(gè)堆垛層錯(cuò)，該處的平面稱為層錯(cuò)面。堆垛層錯(cuò)也可看成晶格沿層錯(cuò)面發(fā)生了相對滑移的結(jié)果。小角晶界是晶粒內(nèi)兩部分晶格間不嚴(yán)格平行，以微小角度的偏差相互拼接而形成的界面。它可以看成是由一系列位錯(cuò)平行排列而導(dǎo)致的結(jié)果。在具有所謂鑲嵌構(gòu)造（圖4）的晶格中，各鑲嵌塊之間的界面就是一些小角晶界。也有人把晶體中的包裹體等歸為晶體缺陷而再分出一類體缺陷。
產(chǎn)生原因
晶體缺陷有的是在晶體生長過程中，由于溫度、壓力、介質(zhì)組分濃度等變化而引起的；有的則是在晶體形成后，由于質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)或受應(yīng)力作用而產(chǎn)生。它們可以在晶格內(nèi)遷移，以至消失；同時(shí)又可有新的缺陷產(chǎn)生。
性質(zhì)
晶體缺陷的存在對晶體的性質(zhì)會產(chǎn)生明顯的影響。實(shí)際晶體或多或少都有缺陷。適量的某些點(diǎn)缺陷的存在可以大大增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)電性和發(fā)光材料的發(fā)光性，起到有益的作用；而位錯(cuò)等缺陷的存在，會使材料易于斷裂，比近于沒有晶格缺陷的晶體的抗拉強(qiáng)度，降低至幾十分之一。
參考資料 >