次級離子質譜

[拼音]：jingti quexian

[英文]：crystal defect

實際晶體中偏離理想完整點陣的部位或結構。晶體中是否存在缺陷及其缺陷的多少，常常是晶體質量優劣的重要標誌。晶體材料的電、磁、聲、光、熱和力學等物理效能都具有結構敏感特性。晶體缺陷是研究晶體結構敏感特性的關鍵問題和研究材料質量的核心問題。缺陷的存在常常給材料帶來影響。因此，在晶體生長過程中如何控制缺陷的形成，是一個極其重要的研究課題。

晶體缺陷的種類繁多，一般按其幾何線度分為點缺陷、線缺陷、面缺陷、體缺陷和電子缺陷等；也可按缺陷的形成和結構分類。

本徵缺陷

指那些不含有外來雜質原子的點缺陷，如晶體的組成偏離定比定律、空位、間隙原子、錯位等。基本的本徵缺陷有兩種。

夫倫克耳缺陷

在晶體中，原子一般以其平衡位置為中心作熱振動，但當溫度升高時，其中某些原子的振動加劇，脫離其平衡位置，進入結構間隙中，原來的位置變成空位。這時空位與間隙原子成對出現，數目相等，稱為夫倫克耳缺陷（圖1）。

在離子晶體中，通常負離子較正離子大得多，產生一個負離子的夫倫克耳缺陷所引起的晶格畸變，要比正離子夫倫克耳缺陷所引起的大得多，因此，離子的夫倫克耳缺陷主要是正離子的夫倫克耳缺陷。夫倫克耳缺陷的產生，既不會改變晶體的體積，也不會破壞晶體的電中性。

肖特基缺陷

若晶體中的某一原子，脫離其平衡位置後，並不在晶體內部構成間隙原子，而跑到晶體表面上正常點陣位置，構成新的一層原子。這種在晶體內部只有空位而無間隙原子的本徵缺陷，稱為肖特基缺陷（圖2）。

在離子晶體中，由於晶體電中性的要求，肖特基缺陷是由相等數量的正離子空位和負離子空位共同構成的。

雜質缺陷

雜質原子進入基質晶體中構成的缺陷。可分為兩類。

取代式雜質缺陷

一種雜質原子能否進入基質晶體中以取代其中某種原子，取決於取代時的能量效應是否有利。雜質原子應當到與它的電負性相近的原子位置上去；若晶體的各組成原子的電負性彼此相差不大，或雜質原子的電負性介於它們之間時，則雜質原子的大小等幾何因素起主要作用。如果外來的雜質原子以離子化的形式存在，當雜質離子的價態和它所取代的基質晶體中的離子的價態不同時，則會帶有額外電荷，這些額外電荷必須同時由具有相反電荷的其他雜質離子來加以補償，以保持整個晶體的電中性，從而使摻雜反應得以進行(圖3)。

間隙式雜質缺陷

雜質原子進入基質晶體原子間隙位置時，一般並不改變基質晶體原有的結構（圖4）。雜質原子能否進入晶體原子間隙，主要取決於原子的體積效應，只有那些半徑較小的原子或離子才能形成間隙式雜質缺陷。

不完整晶體

具有雜質缺陷和其他種種缺陷的晶體的統稱。在實際晶體中，總是或多或少地存在著雜質缺陷或其他缺陷。因此，實際晶體都是不完整晶體。理想完整晶體在自然界中實際上是不存在的，但對實際晶體的研究多以理想完整晶體為依據。

鑲嵌結構

研究金屬晶體對 X射線衍射強度時引進的概念。為了使衍射強度的理論值與實驗值相吻合，設想晶體是由大小不超過10-4釐米、旋轉約1°左右的一些小晶塊鑲嵌而組成的。後稱此種結構為鑲嵌結構。實際上，它是三維位錯網路構成的小角晶界，或由亞晶界組成（圖5）。

這種位錯網路在熱力學上雖然不穩定，但在力學上還是穩定的。因此，若使晶體長期地進行退火，可使總的位錯密度降低，但網路很難完全消除。這種結構在熔體生長的晶體中和形變後不完全退火的晶體中，最易觀察到。

置換式無序結構

合金或固溶體AB的結構型式，基本與單質A或單質B晶體相同，不同之處在於一部分原子A或B分別為原子B或A統計地置換。於是在合金或固溶體AxB1-x中，每一個晶體點陣位置上存在著原子A的機率為x，存在著原子B的機率則為1-x。這樣的原子在很多效應上相當於一個統計原子AxB1-x。此種合金或固溶體AxB1-x的結構稱為AB的無序結構。

晶體從無序結構轉化為有序結構的過程，稱為有序化；反方向的過程，稱為無序化。這兩種過程統稱為有序-無序轉化（圖6）。