晶格失配

晶格失配是指由于襯底和外延層的晶格常數(shù)不同而產(chǎn)生的失配現(xiàn)象

當(dāng)在某種單晶襯底上生長(zhǎng)另一種物質(zhì)的單晶層時(shí),由于這兩種物質(zhì)的晶格常數(shù)不同,會(huì)在生長(zhǎng)界面附近產(chǎn)生應(yīng)力,進(jìn)而產(chǎn)生晶體缺陷——失配位錯(cuò).通常把這種由于襯底和外延層的晶格常數(shù)不同而產(chǎn)生的失配現(xiàn)象叫晶格失配

晶格失配度 (以下簡(jiǎn)稱失配度 ), 即晶格錯(cuò)配度 ,是描述襯底和外延膜晶格匹配的參量 。晶格失配和熱膨脹系數(shù)失配不同程度地影響晶體的外延生長(zhǎng) ,在外延層中產(chǎn)生大量缺陷, 甚至無(wú)法生長(zhǎng)單晶 ,影響器件的性能和壽命。 2100433B

熱膨脹失配，組成陶瓷材料的不同物相之間熱膨脹系數(shù)的差異。在高溫制備工藝結(jié)束冷卻后往往在材料中形成殘余應(yīng)力。

組成晶體的正、負(fù)離子在空間呈有規(guī)則的排列，而且每隔一段距離重復(fù)出現(xiàn)，有明顯的周期性。

玻恩(Born)和哈伯(Haber)設(shè)計(jì)了一個(gè)熱力學(xué)循環(huán)過(guò)程，從已知的熱力學(xué)數(shù)據(jù)出發(fā)，計(jì)算晶格能。

把晶體中的離子變成氣態(tài)離子的過(guò)程分解為若干過(guò)程之和，如：

ΔHf(NaCl）

Na(s) 1/2Cl2(g)——————————————>NaCl(s)

| ↑

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| |

Na(g) Cl (g)---------->Na (g) Cl-(g)------>NaCl(g)

↑ |

| |

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| NaCl離子鍵的鍵能E1 |

|------------------------------------------|

ΔHf(NaCl) = ΔH1 ΔH2 ΔH3 ΔH4

從玻恩 - 哈伯循環(huán)中不難分析出，對(duì)離子化合物穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)最主要來(lái)自△H 和△H2 ，這兩項(xiàng)合稱晶格能。對(duì)離子化合物來(lái)說(shuō)，晶格能對(duì)化合物的穩(wěn)定性不言而喻，故常溫下，離子化合物一般不可能是氣體和液體，只能是固體。

氣態(tài)離子從無(wú)限遠(yuǎn)處接近最后形成固體離子化合物的過(guò)程中釋放的能量。是離子化合物穩(wěn)定性的量度。

晶格能無(wú)法直接測(cè)得，只有通過(guò)熱力學(xué)循環(huán)求得。

對(duì)純離子化合物來(lái)說(shuō)，離子電荷越高，晶格能越大；離子半徑越小，晶格能越高。有： U ∝ Z Z - /(r r - )

電荷高的晶格能大，電荷一樣時(shí)看離子半徑和，離子半徑之和小的晶格能大。

兩種解釋

①泛指晶體的空間格子這一幾何圖形。

②即“晶體結(jié)構(gòu)”。因?yàn)榻M成晶體的原子、離子或分子在晶體內(nèi)部的分布都是符合于空間格子的規(guī)律而表現(xiàn)為格子狀的。

輔助理解：為了清楚的表明原子在空間的排列規(guī)律，人為地將原子看作一個(gè)點(diǎn)，再用一些假想線條，將晶體中各原子的中心連接起來(lái)，便形成了一個(gè)空間格子，這種抽象的、用于描述原子在晶體中規(guī)則排列方式的空間幾何圖形稱為結(jié)晶格子，簡(jiǎn)稱晶格。晶格中的每個(gè)點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。晶格中各種不同方位的原子面，稱為晶面。