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第二章晶体结构缺陷习题4.（a）在MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度b）如果MgO晶体中，含有百万分之一mol的Al2O3杂质，则在1600℃时，MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因解：（a）根据热缺陷浓度公式：exp（－）由题意△G=6ev=6×1.602×10-19=9.612×10-19JK=1.38×10-23J/KT1=25+273=298KT2=1600+273=1873K298K：exp=1.92×10-511873K：exp=8×10-9（b）在MgO中加入百万分之一的Al2O3杂质，缺陷反应方程为：此时产生的缺陷为[]杂质]杂质而由上式可知：[Al2O3]=[∴当加入10-6Al2O3时，杂质缺陷的浓度为[]杂质=[Al2O3]=10-6]热=8×10-9由（a）计算结果可知：在1873K，[显然：[]杂质＞[]热，所以在1873K时杂质缺陷占优势5.Al2O3在MgO中形成有限固溶体，在低共熔温度1995℃时，约有18重量％Al2O3溶入MgO中，假设MgO单位晶胞尺寸变化可忽略不计试预计下列情况的密度变化。

a)O2-为填隙离子b)A13+为置换离子解题思路：根据组成得到固溶体组成式（得到各种原子比）-列出两种缺陷反应方程式-得到固溶体化学式-求出待定参数-求密度进行比较解：设AL2O3、MgO总重量为100g，其中含AL2O3为18g，MgO为82g100g固溶体中含Al2O3的mol数=18/102=0.1764mol，含MgO的mol数=82/40=2.05mol固溶体中Al2O3的mol浓度=0.1764/(0.1764+2.05)=7.9%mol含MgOmol浓度=92.1%由此可得固溶体组成式Al0.158Mg0.921O1.158a)O2-为填隙离子时，缺陷反应方程式为：Al2O3MgO2AlMg2OOOi''X2xx由此可以得到固溶体的化学式Al2xMg1-2xO1+x由固溶体组成式得Al/O=0.158/1.158由固溶体化学式的Al/O=2x/1+x两者相等，解出x=0.074所以固溶体的化学式为Al0.148Mg0.852O1.074MgO晶胞分子数为4，形成固溶体后晶胞体积不变，因此形成固溶体后密度变化为：固溶体4M固溶体/Na30.148MAl0.852MMg1.074MO0.148*270.852*241.074*161.041MgO4MMgO/Na3MMgM02416b)Al3+为置换离子时，缺陷反应方程式为：''Al2O3MgO2AlMg3OOVMgY2yy由此可以得到固溶体的化学式Al2yMg1-3yO由固溶体组成式得Al/O=0.158/1.158由固溶体化学式得Al/O=2y/1两者相等，解出y=0.068所以固溶体的化学式为Al0.136Mg0.796OMgO晶胞分子数为4，形成固溶体后晶胞体积不变，因此形成固溶体后密度变化为：固溶体4M固溶体/Na30.136MAl0.796MMgMO0.136*270.796*241*160.9693MgO4MMgO/NaMMgM024166.对磁硫铁矿进行化学分析：按分析数据的Fe／S计算，得出两种可能的成分：Fe1-xS和FeS1-x。

前者意味着是Fe空位的缺陷结构；后者是Fe被置换设想用一种实验方法以确定该矿物究竟属哪一类成分答：前者存在阳离子空位，为了保持电中性，将有电子空穴形成，属于P型半导体；后者存在阴离子空位，为了保持电中性，将有自由电子形成，属于n型半导体；通过实验测定其半导体性质，来确定该矿物属于哪一类成分8.用0.2molYF3加入CaF2中形成固溶体，试验测得固溶体得晶胞参数a0＝0.55nm，测得固溶体密度ρ＝3.64g/cm3，试计算说明固溶体的类型？（元素的相对原子质量：Y＝88.90；Ca＝40.08；F＝19.00）.解：YF3加入CAF2的缺陷方程如下：2YF3CaFYCaF12FF26FF2YF3CaF2YCaVCa（1）（2方程（1）和（2）得固溶式：（1）Ca1XYXF2X（2）Ca13XVCa__按题意x＝0.2代入上述固溶式得：填隙型固溶体分子式为Ca0.8Y0.2F2.2；置换型固溶体分子式为Ca0.7Y0.2F2；他们的密度设分别为ρ1和ρ2CaF2是萤石型晶体，单位晶胞内含有4个萤石分子2.2191＝＝3.659g/cm323736.02310（0.5510）240.740.0840.288.98192＝＝3.346g/cm323736.02310（0.5510）40.840.0840.288.98由ρ1与ρ2计算值与实测密度ρ＝3.64g/cm3比较，ρ1值更接近3.64g/cm3，因此0.2molYF3加入CaF2中形成填隙型固溶体。

9.某种NiO是非化学计量的，如果NiO中Ni3+／Ni2+＝10－4，问每1m3中有多少载流子？解：设非化学计量化合物为NixO，Ni2O32+3+y2yyNi3+2yNi2+1-3yONi3+/Ni2+=2y/（1-3y）=10-x则y=5×10-5，x=1-y=0.__，Ni0.__O。