晶体中的线缺陷是发生在晶格中一条线的周围,其特征是在两个方向上的尺寸很小,而另一个方向上的尺寸很大.
位错是晶体中常见的一维缺陷.缺陷区是细长的管状区域,管内的原子排列是混乱的,破坏了点阵的周期性.
晶体中位错的存在直接影响到晶体的力学性质,如机械强度等.位错还影响着晶体的电、磁、光学等物理性质,所以在研制晶体器件时,首先要选出无位错或位错少的晶体,这样才有利于提高器件的性能.
位错是由于某种原因在晶体中引起的局部滑移而产生的.
滑移是指一部分晶体相对于另一部分晶体平行于平面在某一方向上发生的位移.
滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的.可看成是多脚虫的爬行.
位错线(晶体中已滑移区与未滑移区的边界)在滑移面上的运动,位错线移动到晶体表面时,位错即消失.
位错中心区(即过渡区)内原子究竟如何排列呢?它取决于位错线与滑移方向二者的相对位向.根据相对位向,可将位错分为以下三类:
刃型位错(位错线垂直于滑移方向)
螺型位错(位错线平行于滑移方向)
混合位错
当位错线既不平行、又不垂直于滑移方向时,可以将位错看成是由螺型位错和刃型位错混合而成的.
位错具有以下性质:
① 位错是晶体中原子排列的错位,它是一种线缺陷,但不是几何上所定义的线.位错是有一定宽度的管道.
② 由于位错线是已滑移区域和未滑移区域之间在滑移面上的分界线,所以,位错或在晶体内形成一条闭合曲线,或者它的起点和终点处在晶体的表面上或者在晶粒间界上.
③ 位错环是把晶体中的变形部分和没有变形部分区分开来,也就是说位错环把两个不同程度变形区分开来.
④ 在位错管道内及其附近有甚大的应力集中,在晶体中形成一个应力场.
位错的形成原因:
在晶体生长过程中,位错的形成机制可归纳为以下情况:
(1)用籽晶生长晶体时,如果籽晶存在位错,籽晶原有位错会向新生长晶体中延伸.这就要求很好地选择籽晶.缩颈法就是为了达到阻止位错传播的目的.当籽晶进入熔体后,控制晶体生长温度,使籽晶逐渐收细(收径).这样便可以使籽晶外围的位错长到晶体的表面而终止.
(2)局部内应力(包括热应力、机械应力和化学应力)也是形成位错的一个重要原因.
热应力主要是晶体轴向和径向温度梯度过大或降温速率过快造成的.
机械应力是在晶体生长过程中的机械振动及坩埚与生长晶体接触(两者的热膨胀不同)造成的.
化学应力是由于晶体中各处组分的不均匀,杂质的分凝或偏析而在晶体中形成的.
(3)界面不稳定引起的枝蔓生长、组分过冷和溶质包裹体,这都可能产生新的位错.
关于刃位错:
刃型位错(edge dislocation)l晶体下半部分不动,沿箭头方向给上半部分施加推力,使上半部分相对于下半部分滑移了一个原子间距,结果在滑移面的上半部分出现了多余的半个原子面,形成刃位错.
刃型位错也可看成是通过在完整晶体中插入半个原子面EFGH而形成的,半原子面的边缘EF就是刃型位错线.
在位错EF处,滑移面上下的原子严重错排.
你提的问题还是比较有难度的,