弗仑克尔对

弗仑克尔对是指晶体中一个点阵空位和一个填隙原子组成的缺陷系统。弗仑克尔缺陷是成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位（晶格空位），这样的晶格空位-间隙缺陷对就称为弗仑克尔缺陷。

定义弗仑克尔对是指晶体中一个点阵空位和一个填隙原子组成的缺陷系统。在形成热缺陷时，晶体中具有足够高能量的原(离)子离开其平衡位置，挤人晶体中的间隙位置，造成微小的局部品格畸变，成为所谓填隙原子，而在其原来的位置上形成空位，这种缺陷称为弗仑克尔缺陷。这种填隙原子是晶体本身所具有的，所以又称为自填隙原子，以区别于杂质原子。弗仑克尔缺陷的特点是填隙原子或离子与晶格结点空位成对出现，晶体内局部晶格畸变，但总体积不发生可观察到的改变1。

性质在纯卤化银晶体中弗仑克尔对占优势；而在金属和碱金属卤化物中则是肖脱基缺陷（单个点阵空位）占优势。产生缺陷的方式要保持化学计量的电中性，因此在离子晶体的阴离子亚点阵和阳离子亚点阵上都能出现弗仑克尔对。点阵空位与填隙离子的有效电荷相反2。

这些挤入晶格间隙的原子，从能量状态来分析，比处在点阵结点平衡位置上稳定态的原子能量要高，这种情况有点类似于介稳态情况。所以，当弗仑克尔缺陷程度增加时，结构的能量增加，同时熵（结构无规度）也增加。在较高的温度下，熵值较高的．形式对于达到热力学稳定性所需要的极小自由能是有利的。从动力学角度分析，原子一旦进入间隙位置，要离开这个新的位置需要克服周围原子对它束缚所造成的势垒。由于热起伏，填隙原子可能再获得足够的动能，返回原来稳定态的平衡位置，或者与其邻近的另一空位缔合，也可能跃迁到其他间隙中去。缺陷的产生和复合是一种动态平衡过程，即在一定的温度下，对一定的材料来说，弗仑克尔缺陷的数目是一定的，并且是无规则且统计均匀地分布在整个晶体中1。

涉及因素由于空位和填隙离子的生成要涉及到周围离子的相互作用和弛豫，所以弗仑克尔对生成能的计算十分繁复3。

相关概念缺陷在实际晶体中，原子的排列常常会同理想的规则排列相偏离，这种偏离称为晶体的缺陷。发生在一个或几个点阵常数的线度范围内的缺陷，称为点缺陷；发生在一条线的周围近邻的缺陷，称为线缺陷；发生在一个面附近的缺陷，称为面缺陷。

肖特基缺陷是晶体中的一种点缺陷。体内原子由于热运动转移到晶体表面，而在体内留下了一个空位，这样的点缺陷称为肖特基缺陷。

位错晶体内部的一种线缺陷。有刀位错和螺位错两种基本类型。位错是决定品体机械性能的重要因素。晶体的范性形变(即永久性的形变)主要依靠位错的移动而发生，因此如果设法减少位错或者阻止位错运动(例如在铁中加入碳的彻粒阻塞位错运动)，就可以提高晶体的硬度。位错对晶体生长及晶体的其他性质都有十分重要的影响。

层错晶体中的一种面缺陷。常在晶体的外延生长，或经高温氧化后产生。如果在正常情况下，晶体按ABC次序排列，由于某种原因生长时少了一层。这时平面附近晶体周期性发生破坏，产生面缺陷，这称为层错。层错会增加半导体器件的反向漏电，是一种有害缺陷4。

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杨晓红 - 副教授 - 西南大学