浅谈晶体缺陷
（1）一定的施主和受主作用：Si、Ge中的60o刃型位错存在有一串悬挂键, 可以接受电子而成为一串负电中心, 起受主作用，也可以失去电子而成为一串正电中心, 起施主作用。这些受主或施主串形成的能级实际上组成一个一维的很窄的能带。
（2）使能带发生变化：由于刃型位错周围存在有张应变和压应变, 则棱位错能带将发生禁带宽度变窄和变宽。
（3）散射载流子的中心：位错所造成的晶格畸变是散射载流子的中心, 将严重散射载流子, 影响迁移率。在位错密度<108/cm2时, 这种散射作用可忽略。
（4）起复合中心作用：位错在半导体中形成的都是深能级, 起着复合中心的作用，将促进载流子的复合。
（5）促进杂质的沉积：位错应力场与杂质的相互作用, 使得杂质优先沿位错线沉积; 特别是在Si中溶解度小、扩散快的重金属杂质 (Cu、Fe、Au等), 更容易沉积在位错线上。这就将形成大量的深能级复合中心, 甚至引起导电通道。 （三）面缺陷对材料性能的影响
面缺陷在晶体形核、生长、扩散等过程中均发挥了不可替代的作用，对金属的物理性能、化学性能和力学性能都有着重要影响
1. 促进晶粒长大与晶界平直化：面缺陷的晶界处点阵畸变大，存在晶界能，晶粒长大与晶界平直化使晶界面积减小，总能量降低。这两个过程通过原子扩散进行，随温度升高与保温时间增长，面缺陷
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的存在有利于这两过程的进行。
2. 影响位错运动：面缺陷原子排列不规则，常温下晶界对位错运动起阻碍作用，塑性变形抗力提高，晶界有较高的强度和硬度。（晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化。）而高温下刚好相反，高温下晶界又粘滞性，使相邻晶粒产生相对滑动。
3. 影响扩散速度：面缺陷处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，晶界处也有较多缺陷，故晶界处原子的扩散速度比晶内快。
4. 利于固态相变形核：固态相变中，晶界能量较高，且原子活动能力较大，新相易于在晶界处优先形核，原始晶粒越细，晶界越多，新相形核率越大。
5．易被氧化和腐蚀：由于成分偏析和内吸附现象，晶界富集杂质原子情况下，晶界熔点低，加热过程中，温度过高引起晶界熔化与氧化，导致过热现象。此外，由于晶界处能量较高，原子处于不稳定状态及晶界富集杂质原子的缘故，晶界腐蚀速度较快。
五、关于缺陷需要区分的几个概念
1. 本征缺陷与非本征缺陷的区别
根据统计热力学，处于热平衡状态的晶体内部总存在着一定数量的点缺陷，这类点缺陷也成为本征缺陷。由于本征缺陷的存在条件极为苛刻。如果引入杂质形成各种类型的固溶体、改变晶体的化学配比形成非化学计量化合物或辐照等则会得到非本征缺陷。金属冷变形级及淬火形成的非平衡空位也属于非本征缺陷。本征缺陷是研究的理想状态，在它的基础上，我们给出了非本征缺陷的定义。但是在真实的
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晶体中非本征缺陷更为普遍和常见，由于非本征缺陷引起的物质性能的变化也更有研究价值。
两种缺陷分别对应两种扩散方式。以本征缺陷为媒介发生的扩散称为本征扩散。晶态化合物只有在晶体很纯而且温度很高时才会发生本征扩散，在多数情况下观察到的是非本征缺陷控制的非本征扩散。 非本征扩散指扩散受外界因素，如杂质离子的电价和浓度等控制的非本征因素影响，即结构中本征热缺陷提供的空位浓度远小于杂质空位浓度的扩散。
2.刃型位错与螺形位错的区别
位错有两种基本类型：位错线与滑移方向垂直，称刃位错，也称棱位错；位错线与滑移方向平行，则称螺旋位错。刃位错恰似在滑移面一侧的晶格中额外多了半个插入的原子面，半原子面在位错线处终止。螺旋位错在相对滑移的两部分晶格间产生一个台阶，但此台阶到位错线处即告终止，整个面网并未完全错断，致使原来相互平行的一组面网连成了恰似由单个面网所构成的螺旋面。刃型位错分为正刃型位错和负刃型位错，其位错线垂直于晶体滑移方向和位错运动方向，即晶体滑移方向平行于位错运动方向。螺型位错分为左螺型位错和右螺型位错，其位错线平行于晶体滑移方向，垂直于位错运动方向，即晶体滑移方向垂直于位错运动方向。当位错线与滑移方向既不平行也不垂直时，对应的位错为混合位错，可分解为刃型分量和螺型分量。 3．全位错与不全位错的关系
全位错是柏氏矢量模等于同晶向上原子间距的模的位错。不全位
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错柏氏矢量的模小于同晶向上原子间距的位错。在晶体结构中同时存在着全位错和不全位错，且不全位错类型偏多。全位错可看成多个不全位错合成的结果，即全位错可分解成多个不全位错（前提是符合柏氏矢量必须连接晶体的一个原子平衡位置到另一个平衡位置的结构条件和能量越低，位错越稳定的能量条件）。
4.肖克莱不全位错与弗兰克不全位错的区别
由于原子运动导致局部错排，错排区与完整晶格区的边界线即为肖克莱不全位错；在完整晶体中局部抽出或插入一层原子形成弗兰克不全位错。其中，肖克莱不全位错可为刃型、螺型或混合型位错，可以滑移，不能攀移；弗兰克不全位错只能是螺型位错，可以攀移，不能滑移。
5. 晶体缺陷与扩散的关系
由于热运动而导致原子（或分子）在介质中迁移的现象称为扩散。扩散是固体中质量传输的唯一途径。晶体中的点、线、面缺陷都影响扩散。常见扩散机制主要包括间隙机制、空位机制，这些机制几乎都离不开点缺陷的存在。而位错可近似认为加速扩散的“管道”。其影响在扩散物质浓度较低时更为显著。位错和空位都可促进置换扩散，但间隙溶质原子落入位错中心或空位中心会减小局部畸变，降低体系自由能，间隙原子要脱离这些晶体缺陷发生扩散所需的能量就会增加，这也就意味着这些晶体曲线阻碍了间隙扩散。面缺陷处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，晶界处也有较多缺陷，故晶界处原子的扩散速度比晶内快。
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6. 线缺陷与滑移和孪生的关系
滑移和孪生是材料塑性变形的主要方式。滑移是晶体的一部分相对另一部分沿着晶面发生的平移滑动，滑移后在晶体表面留下滑移台阶，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。滑移是不均匀的，它集中在某些晶面上，而相邻两条滑移线之间的晶体并未滑移。滑移又可分别单滑移、多滑移和交滑移。实际上晶体的滑移是通过位错运动实现的。晶体滑移时，并不是滑移面上全部原子的同时移动，而是只有位错线中心附近的少数原子移动很小的距离。当一个位错移到晶体表面是，便会在表面上留下一个原子间距的滑移台阶，其大小等于柏氏矢量。如果大量的位错滑过晶体，就会在晶体表面形成滑移线。因此，可将位错线看成是晶体中已滑移区域和未滑移区域的分界。其中交滑移的滑移面不受限制，必须是纯螺型位错。孪生变形是指在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分作均匀切变所产生的变形。孪生时，每层晶面的位错是借一个不全位错的移动造成的。每层晶面的位移量与该面距孪晶面的距离成正比。综上可知，塑性变形离不开位错的运动。
7. 面缺陷与晶界的关系
面缺陷是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷，即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很小。晶界的定义是相邻晶粒之间的界面。晶体的面缺陷包括两类，第一类是晶体的外表面，第二类是晶体的内界面，其中内界面包括晶界、亚晶界、孪晶界、相界和堆垛层错。所以晶界是面缺陷的一种。根据相
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