犹如人都是有缺点的，真实晶体都是有缺陷的。女神维纳斯因为她的“无臂”之美而广为人知，当本该完美的晶体有了缺陷，它对材料会产生什么样的影响呢？

在实际晶体中，总是或多或少的存在偏离理想结构的地区，即晶体缺陷。晶体的许多性质往往令人惊讶的并不决定于原子在晶体结构中的规则者，而是取决于结构中不规则的晶体缺陷部分。因此探索其间的规律，并合理可控的利用它便显得极为重要了。

据说，蓝宝石晶体因缺陷而多彩

一、晶体缺陷类型

1、按缺陷的几何形态分类可分为四类：点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。固体材料中最基本和最重要的晶体缺陷是点缺陷，包括本征缺陷和杂质缺陷等。

点缺陷（零维缺陷）：缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。包括：空位（vacancy）、间隙原子（interstitialparticle）、异类原子（foreignparticle）。点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关。

线缺陷（一维缺陷）：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密切相关。

面缺陷：面缺陷又称为二维缺陷，是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷，即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很小。如晶界、相界、表面、堆积层错、镶嵌结构等。面缺陷的取向及分布与材料的断裂韧性有关。

2、按缺陷产生的原因分类：热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷、其它原因（如电荷缺陷，辐照缺陷等）。

热缺陷热缺陷亦称为本征缺陷，是指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点（原子或离子）。类型:弗仑克尔缺陷（Frenkeldefect）和肖脱基缺陷（Schottkydefect）。热缺陷浓度与温度的关系：温度升高时，热缺陷浓度增加。

杂质缺陷：亦称为组成缺陷，是由外加杂质的引入所产生的缺陷。特征:如果杂质的含量在固溶体的溶解度范围内，则杂质缺陷的浓度与温度无关。

非化学计量缺陷：指组成上偏离化学中的定比定律所形成的缺陷。它是由基质晶体与介质中的某些组分发生交换而产生。特点：其化学组成随周围气氛的性质及其分压大小而变化。

二、晶体缺陷半导体上的应用案例

案例1：ZnO半导体

过量的Zn原子可以溶解在ZnO晶体中，进入晶格的间隙位置，形成间隙型离子缺陷，同时它把两个电子松弛地束缚在其周围，对外不表现出带电性。但这两个电子是亚稳定的，很容易被激发到导带中去，成为准自由电子，使材料具有半导性。

氧化锌晶体

案例2：掺杂硅半导体

常温下硅的导电性能主要由杂质决定。在硅中掺入VA族元素杂质（如P、As、Sb等）后，这些VA族杂质替代了一部分硅原子的位置，但由于它们的最外层有5个价电子，其中4个与周围硅原子形成共价键，多余的一个价电子便成了可以导电的自由电子。这样一个VA族杂质原子可以向半导体硅提供一个自由电子而本身成为带正电的离子，通常把这种杂质称为施主杂质。当硅中掺有施主杂质时，主要靠施主提供的电子导电这种依靠电子导电的半导体被成为n型半导体。

案例3：BaTiO3半导瓷

在BaTiO3陶瓷中，人们常常加入三价或五价杂质来取代Ba2+离子或Ti4+离子来形成n型半导瓷。例如，从离子半径角度来考虑，一般使用的五价杂质元素的离子半径是与Ti4+离子半径（0.064nm）相近的，如Nb5+=0.069nm，Sb5+=0.062nm，它们容易替代Ti4+离子；或者使用三价元素，如La3+=0.122nm，Ce3+=0.118nm，Nd3+=0.115nm，它们接近于Ba2+离子的半径（0.143nm），因而易于替代Ba2+离子。由此可知，不管使用三价元素还是五价元素掺杂，结果大都形成高价离子取代，即形成n型半导体。

粉体圈编辑：Alpha