心,则称为M心;如果在(11)面上排列三个相邻的F心,则称为R心。 若把碱卤晶体(如溴化钾、碘化钾等晶体)在卤素蒸气中热处理后造成卤素离子过 量,晶体中出现相应数量的正离子空位。每个正离子空位等价于一个带负电荷的中心 落在晶格座位上的卤素原子应变成负离子才能与邻区保持局域电中性。为此,它要从晶 体中近邻离子获取一个电子,献出电子的离子又从其近邻获取电子。因此缺一个电子的 状态在晶体中移动,这离子空位(即带负电荷的中心)被捕获形成V心,如图44所示。 Ⅴ心是F心的反型体。但在碱卤晶体中还存在不含正离子空位而能捕获一个空穴的色心。 例如相邻两个卤素X(如L晶体中两个F)捕获一个空穴形成的色心,记为X2,称为 Vκ心。再如一个填隙卤素离子X与相邻的在正常格点位为X一起捕获一个空穴形成的色 心,称为H心。 §42晶体中的扩散过程 研究点缺陷,尤其是热缺陷的一个重要原因是因为它与晶体中的扩散过程相关。无 论是因为浓度不均匀或外加有电场,晶体中原子定向输运的实现都要借助于空位和间隙 原子的迁移,称为扩散现象。对扩散现象的研究不仅可以加深对固体结构和固体中原子 微观运动规律的了解,而且扩散现象在材料的生产技术中也有广泛的应用,例如金属材 料制造工艺中许多问题都与扩散有关。半导体器件制造技术中也广泛使用了扩散的方 法。下面我们先讨论因浓度梯度引起的扩散过程的宏观规律,然后分析其微观机制。最 后简单分析一下离子晶体中的离子导电机制 42.1扩散的宏观规律 在扩散物质浓度不太大的情况下,单位时间内通过单位面积的扩散原子的量(即扩 散流密度)取决于浓度n的梯度 j=-DVn (413) 其中D为一常数,称为扩散系数,式中负号表示原子总是从高浓度向低浓度方向扩散, 上式常称为费克第一定律(Fick' s Ist law)。 将上式取散度并结合连续性方程可以得到费克定理的另外一个表达形式 or V·j=DV2n 通常称为费克第二定律(Fick's2 nd law) 当总数为N的原子由晶体表面向内部扩散时(414)式的解是 N exp 4 Dt 并在t>0的任意时刻满足心，则称为 M 心；如果在(111)面上排列三个相邻的 F 心，则称为 R 心。 若把碱卤晶体（如溴化钾、碘化钾等晶体）在卤素蒸气中热处理后造成卤素离子过 量，晶体中出现相应数量的正离子空位。每个正离子空位等价于一个带负电荷的中心。 落在晶格座位上的卤素原子应变成负离子才能与邻区保持局域电中性。为此，它要从晶 体中近邻离子获取一个电子，献出电子的离子又从其近邻获取电子。因此缺一个电子的 状态在晶体中移动，这离子空位（即带负电荷的中心）被捕获形成V心，如图 4.4 所示。 V心是F心的反型体。但在碱卤晶体中还存在不含正离子空位而能捕获一个空穴的色心。 例如相邻两个卤素X- （如LiF晶体中两个F- ）捕获一个空穴形成的色心，记为 ，称为 V − X2 K心。再如一个填隙卤素离子X- 与相邻的在正常格点位为X- 一起捕获一个空穴形成的色 心，称为H心。 §4.2 晶体中的扩散过程 研究点缺陷，尤其是热缺陷的一个重要原因是因为它与晶体中的扩散过程相关。无 论是因为浓度不均匀或外加有电场，晶体中原子定向输运的实现都要借助于空位和间隙 原子的迁移，称为扩散现象。对扩散现象的研究不仅可以加深对固体结构和固体中原子 微观运动规律的了解，而且扩散现象在材料的生产技术中也有广泛的应用，例如金属材 料制造工艺中许多问题都与扩散有关。半导体器件制造技术中也广泛使用了扩散的方 法。下面我们先讨论因浓度梯度引起的扩散过程的宏观规律，然后分析其微观机制。最 后简单分析一下离子晶体中的离子导电机制。 4.2.1 扩散的宏观规律 在扩散物质浓度不太大的情况下，单位时间内通过单位面积的扩散原子的量（即扩 散流密度）取决于浓度 n 的梯度 −= ∇nDj （4.13） 其中 D 为一常数，称为扩散系数，式中负号表示原子总是从高浓度向低浓度方向扩散， 上式常称为费克第一定律（Fick’s lst law）。 将上式取散度并结合连续性方程可以得到费克定理的另外一个表达形式 nDj t n 2 ∇=⋅−∇= ∂ ∂ （4.14） 通常称为费克第二定律（Fick’s 2nd law）。 当总数为 N 的原子由晶体表面向内部扩散时（4.14）式的解是 ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − = Dt x Dt N txn 4 exp 2 ),( 2 π （4.15） 并在 t > 0 的任意时刻满足 6