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非化学计量化合物小结
非化学计量化合物中的不等价置换是发生在同一种离子中的高价态与低价态间的相互置换,是不等价置换固溶体中的一个特例。
非化学计量化合物的产生及其缺陷的浓度与气氛的性质及气压的大小密切相关。
非化学计量化合物都是半导体,不是n型半导体,便是P型半导体。
固体中低浓度点缺陷的控制
对于单质固体
与温度和缺陷形成自由能ΔG有关。
对于二元化合物
除温度外,还应考虑组分的分压。
晶体中两个空位浓度[VA]和[VB]之间的乘积是一个定值。
晶体中一种成分空位浓度和另一种成分的分压成正比。
透明陶瓷
基本特点
种类
氧化物陶瓷:Al2O3,Y2O3,MgO,TiO2,ZrO2等
非氧化物陶瓷:AlN,ZnS,CaF2等
透明性好,能在高温高压下工作。
强度高,耐腐蚀。
介电性能优良、电导率低、热导性高。
影响透明陶瓷性能的主要因素
气孔率
气孔的折射率非常低,会使入射光线发生多次反射与折射,从而降低材料的透明度。
经验表明,总气孔率超过1%的氧化物陶瓷基本上是不透明的。
气孔可以存在于晶体之间和晶体内部。晶体之间的气孔处于晶界面上容易排除,而晶体内部的气孔排除则较困难。
多气孔的多晶Al2O3陶瓷
基本无气孔的多晶Al2O3陶瓷
晶界结构
模糊不清的晶界有利于降低光反射。
多相结构会导致光在相界面上发生散射,导致透光率下降。
材料的组成差异越大,折射率相差越大,整个陶瓷的透光率越低。
工艺的控制
原料纯度
纯度较低的原料会在烧结体中出现较多的第二相杂质和各种结构缺陷,从而破坏陶瓷材料的光学均匀性。
烧成气氛
一般在真空、氢气或其他气氛中烧成。
控制晶粒长大
表面加工光洁度
表面具有较大的粗糙度会使入射光线在表面发生漫反射。
固溶体和非化学计量化合物的研究方法
微质量法
通过精确地测定试样在给定的温度条件下质量随气氛的变化,来推知该晶体中主要的缺陷种类和缺陷浓度的信息。
例如,对于Fe1-yO,有:
对于UO2+y,有: