晶格缺陷和晶格缺陷的区别

四、实际晶体

在实际晶体中，由于质点受到外部动力（如辐射、应力、热力学条件等）干扰，普遍造成晶体结构偏离理想状态，出现晶格缺陷现象。所谓晶格缺陷，指在晶体结构的局部范围内，质点排列偏离了格子构造规律的现象。晶格缺陷一般包括点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。其特点如下：

（一）点缺陷

点缺陷为发生在一个或几个、许多个质点范围内形成的晶格缺陷。常以以下方式出现：

空位。晶格中应被质点占据的位置因质点缺失一个或几个而形成。如附二图6中框所示。

填隙。在晶体正常空间格子质点排列之间出现多余的质点充填的现象，这种充填的质点既可属于晶体结构本身组成的质点，也可以为外来的、不属于晶体结构本身组成的质点。如附二图6中黑点所示。

附二图6　示意几种点缺陷

附二图7　替位缺陷引起晶格畸变（引自潘兆橹，1993）

替位，又被称为替换。由外来的杂质离子替换了晶体组成中的离子及位置的现象，这种替换由于替换与被替换者之间存在着差异，会导致不同程度和形式的晶格变形，如附二图7。

由于晶体是一个电价平衡的物体，当晶格中同时出现空位与填隙的数目相等时被称为弗伦克尔缺陷；当晶格中出现阴、阳离子同时缺失，造成成对缺陷，被称为肖特基缺陷；当晶格中出现阴、阳离子同时填隙，造成成对填隙，被称为反肖特基缺陷。

（二）线缺陷

线缺陷为在晶格中沿某条行列方向发生局部范围的缺陷，它的表现形式主要是位错。

位错为晶格中的某些范围内发生一个行列或数个行列有规律的错乱排列的现象。位错是晶格在应力作用下的一部分相对另一部分发生局部滑动而造成的结果。而滑动与未滑动的分界线被称为位错线。

位错的表征是用晶格滑动的矢量表示滑动的特征。该矢量被称为柏氏（柏吉斯）矢量，用符号b表示。（其确定方法可参考有关文献）。

位错可分为以下几种：

刃位错。为位错线与柏氏矢量呈垂直关系。晶格上半部相对于下半部发生局部滑动，使上半部多出了一个面网，如附二图8所示。

螺旋位错。为位错线与柏氏矢量呈平行关系。晶格上半部相对于下半部发生局部滑动，在滑动面出现质点排列偏离格子构造规律，如附二图9所示。

混合位错。为位错线与柏氏矢量呈既不平行，也不垂直，呈任意关系。

附二图8　刃位错晶格示意图（引潘兆橹，1993）

附二图9　螺旋位错晶格示意图

（三）面缺陷

面缺陷是二维空间的缺陷。为晶格内某些面网的两侧出现局部范围的缺陷，它包括平移界面、堆垛层错、界面、相界面等。

平移界面。晶格中的一部分沿某面网作相对另一部分的滑动。以滑动面为界，晶格构造规律发生破坏。

堆垛层错。晶格中相互平行的堆积层在堆积过程中偏离了原有的顺序规律。如附二图11所示。

界面。同种晶体内部结晶方位不同的两晶格间的界面。按结晶反位差异可分为小角晶界（结晶方位差＜15°）与大角晶界（结晶方位差＞15°）。如附二图10所示。

附二图10　小角倾斜晶界示意图

大角倾斜晶界示意图（均引自潘兆橹，1993）

（四）亚晶界

在晶体中，晶格为许多相互间取向并非严格一致，结晶方位出现很小差异（一般0.5°－2°）呈镶嵌状的小块晶格所组成。如附二图11所示，这些小块可被称为亚晶。亚晶中质点的排列是规则的，但整个晶格不具有规则的格子构造规律。

（五）晶格缺陷意义

首先，晶体中当具有晶格缺陷，则改变了晶体的化学组成，使得不符合严格的化学当量关系。例如磁黄铁矿的成分构成为Fe_1－xS，是由于其中一部分Fe²⁺被Fe³⁺替换，造成晶格产生空位，形成晶格缺陷。也使Fe∶S不符合严格的化学当量关系。

附二图11　面缺陷示意图

亚晶界示意图（均引自潘兆橹，1993）

其次，晶体中出现晶格缺陷，对晶体的物理、化学性质产生重要影响，甚至可以改变晶体的物理、化学性质。例如晶格中出现点缺陷后可俘获电子，当光波照射在晶体中时，可使电子发生迁移吸收某些波长的光而呈现颜色，如萤石的颜色就是由晶格缺陷造成的。这个点缺陷被称为色心。

由于不同类型的晶格缺陷的产生与形成环境条件有关，所以研究晶格缺陷可提供矿物晶体的成因信息。如对由位错形成的应力矿物的研究，可提供构造环境的应力条件，进而分析构造运动特征。