晶体点缺陷基础 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

　　本书较为全面而系统地介绍了有关晶体点缺陷的基本概念、基本知识、基本研究方法、基本理论应用及其相关的一些研究结果。本书既属于学科基础性质的读物，同时又能指导相关的实践。通过对本书的阅读，使读者对晶体缺陷有一个比较全面和系统的认识，特别是对晶体点缺陷的了解。可以借助于晶体点缺陷的知识，去研究晶体的相关性质，解决相关方面的问题，从而在晶体材料的实际应用以及晶体材料的性能改进等方面开展一些工作(这是最具有实质意义的工作，因为物质的应用才是研究的最终目标，而性能研究则为其应用奠定基础)。所以，本书的读者对象可以是广大涉及固体科学的科研工作者和工程技术人员，也可以作为高等院校材料类和相关专业，如物理、化学、机械、冶金、建筑等高年级本科生和研究生的专业课教材。

内容简介

　　晶体缺陷知识是固体科学的基本组成部分，是材料科学和凝聚态物理等学科的基础内容之一，对物质的制备、性能和应用等研究均有基础性的作用。《晶体点缺陷基础》较为全面而系统地介绍了有关晶体点缺陷的基本知识、基本研究方法、基本理论应用及其相关的研究成果。全书共分10章：第1章对晶体学的基础知识进行了简要的概述；第2章较为系统地介绍了不同晶体物质的各种结构类型；第3章简述了晶体中的各类缺陷，重点是晶体中存在的不同点缺陷；第4章是晶体点缺陷在物理方面的描写，主要是点缺陷热力学和缺陷平衡浓度的表征；第5章是晶体点缺陷在化学方面的描写，主要是缺陷反应和平衡反应的处理；第6章和第?章分别叙述了固溶体中的点缺陷以及氧化物中的点缺陷；第8章和第9章则分别叙述了晶体发生扩散时点缺陷的作用以及金属氧化过程中的点缺陷行为；第10章集中介绍了关于晶体点缺陷的各种实验研究方法。
　　《晶体点缺陷基础》可以作为广大涉及固体科学的科研人员和工程技术人员的参考书，同时也可以作为高等院校材料及相关专业，如物理、化学、机械、冶金、建筑等高年级本科生和研究生选用的专业课教材。

内页插图

目录

前言
第1章 晶体学基础
1．1 引言
1．2 物态变化
1．3 晶体的宏观特征
1．4 非晶态与晶态之间的转化
1．5 晶体的空间点阵
1．5．1 晶体的特征和空间点阵
1．5．2 晶胞、晶系和点阵类型
1．5．3 布拉维点阵与复式点阵
1．5．4 晶胞(单胞)和原胞
1．6 晶面指数和晶向指数
1．6．1 三指数表示法
1．6．2 四指数表示法
1．7 晶面间距
1．8 晶带
1．9 准晶、非晶和液晶
1．9．1 准晶
1．9．2 非晶
1．9．3 液晶

第2章 晶体的结构
2．1 引言
2．2 布拉维格子
2．3 常见晶体结构及其几何特征
2．3．1 常见的晶体结构
2．3．2 几何特征
2．4 晶体结构中的间隙
2．5 晶体原子的堆垛方式
2．6 主要晶体结构类型
2．6．1 元素的晶体结构
2．6．2 纯金属的晶体结构
2．6．3 离子晶体结构
2．6．4 共价晶体结构
2．6．5 合金的晶体结构
2．6．6 几种重要的多元晶体结构
2．6．7 硅酸盐结构
2．7 晶体中的电子结构
2．7．1 晶体的结合键
2．7．2 固体中的电子状态
2．7．3 晶体中的电子能态
2．7．4 离子键与晶格能
2．7．5 轨道相互作用简介
2．7．6 固体中的能带
2．7．7 离子键近似
2．7．8 哈伯德(Hubbard)模型
2．8 晶体结构符号

第3章 晶体中的点缺陷
3．1 引言
3．2 晶体缺陷的类型
3．2．1 按几何形态分类
3．2．2 按缺陷来源分类
3．2．3 按热力学分类
3．3 点缺陷
3．3．1 亚晶格(亚点阵)的概念
3．3．2 点缺陷的名称
3．3．3 点缺陷的类型
3．3．4 本征缺陷和非本征缺陷
3．3．5 金属中的点缺陷
3．3．6 离子晶体和氧化物中的点缺陷
3．3．7 点缺陷对晶体性能的影响
3．3．8 离子晶体中的点缺陷与颜色
3．4 点缺陷的符号表示
3．4．1 符号表示的方法
3．4．2 特殊缺陷的说明
3．4．3 本征缺陷的再描述
3．5 线缺陷
3．5．1 刃位错(刃型位错)
3．5．2 螺位错(螺型位错)
3．5．3 位错的描述
3．6 面缺陷
3．6．1 表面
3．6．2 晶界
3．6．3 相界
3．6．4 堆垛层错

第4章 晶体点缺陷物理
4．1 引言
4．2 热平衡点缺陷的几何组态
4．2．1 热缺陷的基本类型
4．2．2 点缺陷的几何组态
4．3 热平衡点缺陷的统计理论
4．3．1 热力学依据
4．3．2 热力学假定
4．3．3 按统计理论处理热平衡缺陷
4．3．4 体积和振动频率改变的影响
4．3．5 点缺陷的平衡浓度
4．3．6 金属中热平衡点缺陷的浓度
4．4 点缺陷的形成能和形成熵
4．4．1 点缺陷的形成能
4．4．2 点缺陷的形成熵
4．5 点缺陷的运动和结合
4．5．1 点缺陷的迁移
4．5．2 点缺陷的结合
4．5．3 点缺陷的消失
4．6 点缺陷的迁移能和迁移熵
4．6．1 点缺陷的迁移能
4．6．2 点缺陷的迁移熵
4．7 金属中的淬火空位
4．7．1 加热时的空位浓度
4．7．2 淬火后的空位浓度
4．7．3 退火恢复
4．8 金属辐照产生的点缺陷
4．8．1 辐照效应
4．8．2 粒子碰撞
4．8．3 原子碰撞的级联过程
4．8．4 性能影响和辐照损伤
4．8．5 辐照后缺陷的回复
4．9 点缺陷对晶体性能的影响
4．9．1 对晶体密度的影响
4．9．2 对晶体电性能的影响
4．9．3 对晶体光性能的影响
4．9．4 对晶体比热容的影响

第5章 点缺陷化学
5．1 引言
5．2 点缺陷的基本知识
5．2．1 点缺陷的基本类型
5．2．2 点缺陷热力学
5．3 缺陷反应的表示
5．3．1 点缺陷反应式的规则
5．3．2 点缺陷反应式的合理选择
5．4 点缺陷平衡
5．4．1 本征缺陷
5．4．2 非本征缺陷
5．4．3 异价缺陷
5．4．4 非本征缺陷浓度与杂质浓度的关系
5．5 非整比化合物
5．5．1 非整比化合物的构成方式
5．5．2 非整比化合物的基本类型
5．5．3 非整比相的组成范围
5．5．4 非整比结构的能态
5．5．5 非整比缺陷平衡及其近似处理
5．5．6 与非整比缺陷相关的两个概念
5．5．7 非整比化合物的研究方法
5．6 基本缺陷反应
5．6．1 整比化合物的基本缺陷反应式
5．6．2 非整比化合物的基本缺陷反应式
5．7 点缺陷的缔合和缺陷簇
5．7．1 缔合缺陷的形成
5．7．2 缔合缺陷的性质
5．8 色心
5．8．1 色心的概念
5．8．2 色心的形成
5．8．3 色心的性质
……

第6章 固溶体中的点缺陷
第7章 氧化物中的点缺陷
第8章 点缺陷与晶体扩散
第9章 点缺陷与金属氧化
第10章 点缺陷实验研究
参考文献
附录1国际单位制(SI)
附录2单位换算系数
附录3基本常数表
附录4元素的相对原子质量
附录5有效离子半径
附录6某些物质的标准摩尔生成热力学量及热容(25℃)
附录7元素周期表

精彩书摘

　　1.4非晶态与晶态之间的转化
　　给定组分的非晶体比相应的晶体有更高的能量，即晶态取吉布斯自由能小的状态，而非晶态的吉布斯自由能总是高于晶态。非晶态是一种亚稳状态，所以非晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性更高的晶体状态。但当温度不够高时，非晶态中的原子（离子）的运动幅度较小，加之晶化所需晶核的形成和生长都较困难，因此非晶态向晶态的转化就不易发生。
　　吉布斯自由能较高的非晶态转化到吉布斯自由能较低的晶态，需克服一定的势垒。转变过程也可能分几步进行，中间经过某些过渡的亚稳态，而不是直接转变成稳定性高的晶态。从非晶态向晶态的转变带有突变的特征，一般伴随有幅度不大的体积变化，同时会释放出相变的热能（相变热）。
　　相对于处在能量最低的热力学平衡态的结晶相而言，非晶态材料是处于亚稳态的，但从动力学上往往难以达到晶状基态。实际上，非晶态一旦形成就能够保持很长时间。例如，碳原子结合的最低能量形态是石墨，通常温度和压力下石墨是稳定的热力学相，而金刚石则是亚稳相。尽管如此，实际上金刚石能够长期存在而不会转化为石墨。
　　晶态向非晶态的转化，是基于外界作用而产生的。例如，材料表面的研磨和破碎过程中的机械能可以导致晶体材料的非晶化，冲击波对于晶体材料的非晶化作用则更强。自然界中强烈的机械冲击作用也可引起晶体非晶化的现象。在小块陨石坠落造成的陨石坑里，在阿波罗飞船和登月自动车带回的月球岩石样品中，均发现有非晶化的痕迹。这些都是机械能的作用使晶体晶格中形成大量缺陷，当缺陷数量超过一定限度时晶体的长程有序性就会消失。

前言/序言

　　物质的性能是由其内部结构所决定的，材料的所有物理和化学性质都取决于其精确结构与显微组织，所以，材料的性质必然与其缺陷结构及缺陷浓度相关。在高于0K时，任何物质内部的原子都存在着热运动，这种热运动会导致原子对其平衡位置的偏离。此外，由于制备条件和环境因素等方面的影响，材料中总会含有一定量的杂质，尽管有时是很微量的，但总会受到力的作用。可见，实际的晶体材料结构中都会存在各种偏离理想晶体点阵的现象，这就是晶体中的缺陷，包括从原子、电子水平的微观缺陷（点缺陷）到显微缺陷（线缺陷、面缺陷、体缺陷）。晶体材料的许多性质，如光学性质、电学性质、磁学性质、力学性质等，都与固体的缺陷结构密切相关。各种功能材料，如半导体材料、光导材料、发光材料、热电材料、热敏材料等的物理性能都与固体中的点缺陷密切相关。可以说，控制了材料的缺陷就可以控制材料的性质，控制了固体中的点缺陷就可以控制功能材料的使用性能。因此，研究晶体中的点缺陷，掌握晶体点缺陷的基本知识，对于改进晶体材料的性质、提高晶体材料的性能、拓宽晶体材料的应用和开发新型的功能材料，都具有深远的意义。
　　如上所述，实际晶体中存在缺陷是不可避免的现象，其中，位错、晶界、表面等缺陷已被人们广泛、深入而系统地研究，不但有大量的著作对其进行了详细的论述，同时在很多的相关教材，如固体物理、金属物理、材料科学基础、固体理论、晶体缺陷等中也有相当全面的介绍。而晶体中的原子空位、间隙原子和置换原子等所谓点缺陷是晶体缺陷中最为简单和最为基本的类型，但该类对物质研究同样具有重要作用的缺陷似乎还没有得到同等程度的关注，其有关内容显得比较零散和缺乏足够的总体性和系统性。有些专著虽然涉及这些内容，但大都是用少量或部分的篇幅提及，其中或者分量很少，或者只是讨论一些专门的问题。相关教材的情况也同样如此。
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