晶體結(jié)構(gòu)與缺陷

前言

材料科學(xué)是現(xiàn)代物質(zhì)文明的基礎(chǔ)，而“晶體結(jié)構(gòu)與缺陷”方面的知識(shí)是材料科學(xué)的基礎(chǔ)，特別是在電子與信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，需要多種多樣物理性能的人工晶體，而這些晶體的物理化學(xué)特性都是與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各種缺陷有關(guān)的。所以，了解“晶體結(jié)構(gòu)與缺陷”的知識(shí)是研究高性能材料、探索材料物理化學(xué)性能的關(guān)鍵。本書主要根據(jù)作者在上海大學(xué)和上海交通大學(xué)講課時(shí)多年使用的教材及研究成果編寫而成。全書共分12章，其中第1－2章主要講述晶體的空間格子構(gòu)造、對(duì)稱特性及晶類、晶系的劃分方法；第3-4章講述一些典型的晶體結(jié)構(gòu)以及與晶向、晶面的有關(guān)知識(shí)；第5章講述晶體的投影方法和標(biāo)準(zhǔn)投影；第6章介紹倒點(diǎn)陣的定義及應(yīng)用；第7-8章介紹單質(zhì)元素和離子晶體的一些典型結(jié)構(gòu)，同時(shí)闡明決定晶體結(jié)構(gòu)的規(guī)律性因素；第9章介紹了主要的晶體缺陷，其中包括點(diǎn)缺陷（空位、間隙原子、雜質(zhì)原子）、線缺陷（棱位錯(cuò)、螺位錯(cuò)、混合位錯(cuò)）和面缺陷（層錯(cuò)、雙晶面、小角晶界）等，分析研究了晶體缺陷的形成原因及它們對(duì)晶體性能的影響，并介紹了一些晶體缺陷的觀測(cè)方法。

內(nèi)容概要

本書主要根據(jù)作者多年使用的教材改編而成。共分12章，其中主要講述了晶體的空間格子構(gòu)造、對(duì)稱特性及晶類、晶系的劃分方法、晶體的一些典型結(jié)構(gòu)、與晶向晶面相關(guān)的知識(shí)、晶體的投影方法、標(biāo)準(zhǔn)投影、倒點(diǎn)陣的定義及應(yīng)用；介紹了單質(zhì)元素和離子晶體的一些典型結(jié)構(gòu)和規(guī)律性因素、晶體缺陷以及它們的形成原因和觀測(cè)方法、晶體取向測(cè)定的方法及應(yīng)用、人工晶體的一些生長(zhǎng)方法等；本書可以作為材料科學(xué)與工程、物理學(xué)、化學(xué)等教育部一級(jí)學(xué)科的相關(guān)專業(yè)的教材，也可供從事半導(dǎo)體、金屬、陶瓷、晶體材料與器件等方面工作的科技工作者參考。

作者簡(jiǎn)介

魏光普，男，漢族，1939年生于浙江諸暨。上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，上海市物理學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，上海新能源行業(yè)協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)專家委員會(huì)主任，上海市太陽(yáng)能學(xué)會(huì)光電專業(yè)委員會(huì)主任，“國(guó)際光伏科學(xué)與工程會(huì)議”國(guó)際委員會(huì)委員，“國(guó)際薄膜物理與應(yīng)用會(huì)議”組織委員會(huì)委員，上海市歐美同學(xué)會(huì)理事、歐美同學(xué)會(huì)上海大學(xué)分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。國(guó)務(wù)院政府特殊津貼獲得者。1956年從浙江金華第二中學(xué)考入南京大學(xué)，1961年從南京大學(xué)物理系畢業(yè)后，在上?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)（現(xiàn)上海大學(xué)）材料系從事X射線晶體學(xué)及材料科學(xué)方面的教學(xué)與科研工作。1984年至1986年，受國(guó)家教委（現(xiàn)教育部）派遣，赴日、本大阪大學(xué)進(jìn)行訪問(wèn)研究，從事高效率非晶硅太陽(yáng)電池及光敏器件的研究工作，發(fā)明了非晶硅X射線探測(cè)器，獲日本專利二項(xiàng)，以后獲工學(xué)博士學(xué)位。1992年晉升為教授，1995年任日本神戶大學(xué)客員教授。近十余年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文70余篇，獲得專利十余項(xiàng)，并獲得委、市、部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)四項(xiàng)：①“非晶硅器件的X射線照射效應(yīng)及其應(yīng)用”獲得1992年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)；②“氧化鋯增韌陶瓷（連續(xù)鑄造）分離環(huán)”獲得1992年上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)；③“無(wú)機(jī)非金屬材料測(cè)試方法”獲得1997年的國(guó)家建材部科技進(jìn)步獎(jiǎng)[著作（合作）獎(jiǎng)]；④“太陽(yáng)電池光電參數(shù)測(cè)試儀”獲得1999年上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)。姜傳海，男，1963年9月生，漢族，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，研究員，博士生導(dǎo)師。1983年7月畢業(yè)于蘭州大學(xué)物理系，2000年1月獲哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程博士學(xué)位，2001年12月于上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后出站，并留校工作至今，2007年法國(guó)國(guó)立高等工程技術(shù)學(xué)院（ENSAM）微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者。多年從事晶體X射線衍射、殘余應(yīng)力分析與組織結(jié)構(gòu)表征等領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。

書籍目錄

前言第1章　晶體的內(nèi)部構(gòu)造　1.1　晶體和非晶體　1.2　晶體的格子構(gòu)造第2章　晶體的對(duì)稱性及晶體的分類　2.1　晶體的對(duì)稱性　2.2　對(duì)稱型、晶類與晶系　2.3　晶胞的選取與14種空間格子第3章　幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)　3.1　單質(zhì)(元素)的典型結(jié)構(gòu)　3.2　化合物的典型結(jié)構(gòu)　3.3　晶體的鍵合第4章　晶向、晶面及一些有關(guān)問(wèn)題　4.1　晶向指數(shù)與晶面指數(shù)　4.2　密排面與密排方向　4.3　晶面間距　4.4　晶體的解理與解理面　4.5　晶面及晶向之間的夾角　4.6　雙晶與雙晶面第5章　晶體的投影　5.1　球面投影　5.2　極射赤面投影　5.3　吳氏網(wǎng)及其應(yīng)用　5.4　晶體的標(biāo)準(zhǔn)投影第6章　倒點(diǎn)陣　6.1　倒點(diǎn)陣(倒格子)　6.2　晶面間距和晶面夾角的計(jì)算　6.3　晶帶第7章　元素的結(jié)構(gòu)　7.1　球的密堆積和金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)　7.2　合金的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)　7.3　非金屬元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)　7.4　單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的過(guò)渡　7.5　硅、鍺半導(dǎo)體單晶第8章　離子晶體結(jié)構(gòu)通論　8.1　離子半徑　8.2　配位數(shù)與配位多面體　8.3　離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則　8.4　同質(zhì)多像(同素異構(gòu)體)　8.5　離子極化　8.6　二元化合物晶體的結(jié)構(gòu)　8.7　多元化合物晶體的結(jié)構(gòu)　8.8　硅酸鹽及其它礦物第9章　晶體缺陷　9.1　點(diǎn)缺陷　9.2　線缺陷　9.3　面缺陷　9.4　位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)　9.5　晶體缺陷的觀察方法　9.6　腐蝕法測(cè)量位錯(cuò)密度第10章　晶體取向的測(cè)定　10.1　X射線衍射定向法　10.2　晶體的激光定向　10.3　腐蝕坑法測(cè)定晶體取向第11章　晶體生長(zhǎng)方法概論　11.1　晶體生長(zhǎng)的理論基礎(chǔ)　11.2　雜質(zhì)的添加與分凝　11.3　晶體生長(zhǎng)方法第12章　晶體材料的分析測(cè)試　12.1　成分分析　12.2　物相分析　12.3　形貌分析(斷口分析)　12.4　晶體結(jié)構(gòu)分析　12.5　晶粒度測(cè)定　12.6　應(yīng)力應(yīng)變測(cè)定　12.7　結(jié)晶度測(cè)定　12.8　缺陷分析　12.9　痕量分析　12.10　均勻性測(cè)試附錄A　點(diǎn)群和空間群的符號(hào)系統(tǒng)附錄B　230個(gè)空間群表附錄C　元素的物理性質(zhì)附錄D　若干常見(jiàn)化合物的晶體結(jié)構(gòu)練習(xí)思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：在日常生活中，稍加注意就會(huì)發(fā)現(xiàn)，通常見(jiàn)到的固態(tài)物質(zhì)，可以明顯地分為不同的兩類：有些固體，例如食鹽、水晶（石英）、方解石及其他很多礦物，它們往往呈現(xiàn)天然的而不是人為磨削的規(guī)則的多面體外形，具有明顯的棱角與平面（通常稱之為晶棱與晶面），而且當(dāng)它們破裂時(shí)，也是按一定的平面分裂；而另一類固體，如玻璃、石蠟、松香、塑料等，則不具有規(guī)則的外形，也不是按一定的平面破裂。這些都是表面的現(xiàn)象，根據(jù)近代科學(xué)技術(shù)，特別是X射線衍射技術(shù)的分析，固體確實(shí)可以分為兩大類，它們?cè)趦?nèi)部結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)等方面都存在著本質(zhì)的差別，我們稱之為晶體與非晶體。晶體是由質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）在三維空間中按一定規(guī)律作格子狀的周期性重復(fù)排列而構(gòu)成的。因而我們又稱晶體為具有格子構(gòu)造的固體。在整個(gè)晶體中，各類質(zhì)點(diǎn)都按照一定方式以一定距離很有秩序地排列著，形成所謂“長(zhǎng)程有序”結(jié)構(gòu)，如圖1.1（a）所示。晶體在自然界的分布非常廣泛：天然的礦物、巖石和泥土等除極少數(shù)外幾乎全都是晶體，大多數(shù)的工業(yè)產(chǎn)品如金屬、合金、陶瓷等也都是晶體。在半導(dǎo)體材料中，幾乎所有的元素和化合物半導(dǎo)體如鍺、硅、砷化鎵、磷化銦等也都是晶體。

圖書封面

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