Bài giảng Vật liệu học: Chương 2 - TS. Nguyễn Văn Dũng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật liệu học - Chương 2: Khuyết tật tinh thể" cung cấp cho người học các kiến thức: Giới thiệu khuyết tật, các loại khuyết tật, hợp chất không tương hợp hóa học, dung dịch rắn, ảnh hưởng của khuyết tật đến tính chất chất rắn. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu học: Chương 2 - TS. Nguyễn Văn Dũng

1 CHƯƠNG 2: KHUYẾT TẬT TINH THỂ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3 Tinh thể hoàn thiện: Tinh thể thực  Được phân bố vào đúng  Do tác dụng nhiệt độ, các vào nút mạng một cách có nguyên tử di chuyển tạo trật tự khuyết tật  Là trường hợp lý tưởng và  Phần lớn các tinh thể có ở0K nồng độ khuyết tật trên 1% CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4 Theo thành phần hóa học: Khuyết tật hợp thức Khuyết tật không hợp thức Ví dụ: NaCl và Na1+xCl, FeO và Fe1-xO với x ≪ 1 Theo thành phần tạp chất: Khuyết tật nội tại Khuyết tật ngoại lai Ví dụ: chất bán dẫn n của Si có lẫn As CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5 Theo mạng lưới tinh thể: Khuyết tật điểm (0D) Khuyết tật đường (1D) Khuyết tật mặt (2D) Khuyết tật vùng hay khuyết tật khối (3D) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
6 Khuyết tật mặt trong SrTiO3 CuuDuongThanCong.com Khuyết tật đường trong Ti https://fb.com/tailieudientucntt
7 Sai sót không tỷ lượng (không hợp thức): phụ thuộc nhiệt độ và môi trường + Khuyết tật ngoại lai (tạp chất) + Khuyết tật không hợp thức Sai sót có tỷ lượng (hợp thức): phụ thuộc nhiệt độ + Khuyết tật kiểu Frenkel + Khuyết tật kiểu Schottky CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
8  M là nguyên tử M (cation) nằm đúng vị trí M MM  Mi là nguyên tử M nằm ở vị trí xen kẽ Mi·  X là nguyên tử X (anion) nằm đúng vị trí X XX  Xi là nguyên tử X nằm ở vị trí xen kẽ Xi '  Khuyết vị trí M (lỗ trống) VM '  Khuyết vị trí X (lỗ trống) VX·  M M nằm ở vị trí X MX..  X X nằm ở vị trí M X M' '  Y hóa trị +2 nằm ở vị trí M Y M.  L hóa trị -2 nằm ở vị trí X LX ' CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
9  Phải đảm bảo kiểu mạng: kiểu mạng chính không đổi khi khuyết tật  Phải đảm bảo tỉ lệ nút cation-anion trong tinh thể: Ví dụ: tỉ lệ Ca/F trong mạng CaF2 là 1/2  Phải trung hòa về điện: tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm  Phải bảo tồn vật chất: bảo toàn nguyên tố, điện tích trong phản ứng Ví dụ: khi cho CaCl2 vào trong mạng NaCl CaCl2  Ca.Na + 2ClCl + V’Na CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
10  Khuyết tật Frenkel: Khuyết tật Schhottky: Nguyên tố cation hay Khi xuất hiện vị trí trống anion chuyển vào vị trí cation thì có xuất hiện vị trí xen kẻ để lại nút trống trống anion CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11 Yakov Frenkel (1894–1952), nhà vật lý người Nga Cho cation: Mi . + V M’ = 0 Cho anion: Xi ’ + V X. = 0 Ví dụ: MgO, khuyết tật cho O2- Oi’’ + VO.. = 0 MgMg + OO = MgMg + Oi’’ + VO.. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
12 Walter Hermann Schottky (1886-1976) là nhà vật lý người Đức VM ’ + V X. = 0 Ví dụ: + Khuyết tật trong tinh thể TiO2: VTi’’’’ + 2VO.. = 0 + BaTiO3: VBa’’ + VTi’’’’ + 3VO.. = 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
14 Cation Y thay cho cation M hay anion L thay cho anion X Ví dụ: 1/ cho LiCl vào trong mạng tinh thể NaCl  LiNa 2/ cho NaBr vào trong mạng tinh thể NaCl  BrCl CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
15 Cation hay ainon có hóa trị khác thay thế vào mạng tinh thể Ví dụ: cho SrCl2 vào trong mạng tinh thể NaCl Tạo lỗ trống: SrCl2 = SrNa· + ClCl + VNa' Chèn vào vị trí xen kẻ: SrCl2 = SrNa· + Cli'+ ClCl CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
16 Trường hợp mạng NaCl tồn tại sẳn khuyết tật Schottky: V’M + V˙X = 0 Có hai trường hợp: làm tăng số khuyết tật làm giảm số khuyết tật 2V’Na + Sr˙Na + V˙Cl = 0 V’Na + Sr˙Na = 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17 Trường hợp mạng NaCl tồn tại sẳn khuyết tật Frenkel: V’Na + Na·i = 0 làm tăng số khuyết tật làm giảm số khuyết tật Sr·hai Có + Na·i hợp: Na trường + 2V'Na = 0 Sr·Na + V’Na = 0 Na·i + V’Na = 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
18 Ví dụ: mạng CaF2 có phụ gia YF3 CaF2 → CaCa + 2FF YF3 → Y˙Ca + 2FF + F’i → Y˙Ca + F’i ↔ 0 Nếu CaF2 tồn tại mất trật tự Frenkel cho anion F-: CaF2 = CaCa + FF + Fi’+ V'F → F thừa trong YF3 sẽ làm mất nút trống V'F CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
19 Ví dụ: mạng CaF2 có phụ gia NaF Thay thế: NaF → Na'Ca + FF + V˙F Xen kẽ: NaF → Na˙i + F'i → Na'Ca + V˙F ↔ 0 → Na˙i + F'i ↔ 0 Nếu CaF2 tồn tại mất trật tự Frenkel cho anion F-: CaF2 = CaCa + FF + Fi’+ V'F Fi’ + Na'Ca ↔ 2V˙F 2Fi’ ↔ V˙F + Na˙i CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
20 Li Na Khi LiCl được đốt nóng trong hơi Li, các nguyên tố Li lấy các anion Cl và để lại electron tại vị trí Cl. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt