肖特基缺陷与弗伦克尔缺陷的区别

晶体的对称性、三维原子排列被称为晶格。点缺陷是在晶格中去除一个原子时产生的空位。因此，晶格会产生不规则性和不对称性。在晶格中还可以发现另外两种点缺陷，即肖特基缺陷和弗兰克尔缺陷。弗兰克尔缺陷与肖特基缺陷之间的一个显著区别是，弗兰克尔缺陷不影响晶体的密度。相反，肖特基缺陷会导致其密度降低。

晶体缺陷是指在晶体固体中原子规则几何形状出现的缺陷。它们是由于多种原因产生的，包括

1. 内部原子杂质
2. 晶体结构是在温度变化条件下形成的。
3. 晶体产生的条件。

晶体结构中的缺陷类型由这些缺陷决定，并包括

1. 点缺陷
2. 线缺陷
3. 平面缺陷

• 在点缺陷中，缺陷仅出现在晶格中的特定点。
• 当一个原子在其线状位置移位、缺失或被另一个原子取代时，就说它存在线缺陷。
• 当原子沿着平面的对称线分散时，就会发生平面缺陷。

有两种类型的缺陷：化学计量点缺陷和非化学计量点缺陷，它们又可进一步分为几类。

化学计量缺陷有两种类型，即空位缺陷和间隙缺陷。

非化学计量缺陷有其他类型，即金属过剩缺陷和金属缺乏缺陷。

当晶体的化学成分因缺陷而不改变时，就会发生化学计量缺陷。当两个或多个原子移动到晶格中的不同位置，或者当一个原子从其位置移开时，就会发生这种情况。

当晶体化学成分改变已知时，就存在非化学计量缺陷。如果将各种杂质引入晶格，就会产生这种缺陷。

我们必须意识到，化学计量缺陷包括肖特基和弗兰克尔缺陷。

什么是肖特基缺陷？

肖特基缺陷是一种点缺陷，是由晶格中化学计量单位的原子损失引起的。该现象是为了纪念瓦尔特·H·肖特基而命名的。非离子或金属晶体都可能存在肖特基缺陷。当化学计量单位的原子从晶格中脱离时，会在离子晶体中产生缺陷。换句话说，当一个结构单元从晶格中脱落时，就会发生缺陷。这种脱离会导致晶格出现空位。

然而，由于损失是以化学计量单位发生的，因此总电荷保持中性。带相反电荷的原子以相等的比例组成化学计量单位。例如，Na+阳离子和Cl-阴离子可以从NaCl晶格中分离出来，形成肖特基缺陷。

肖特基缺陷导致晶格密度下降。这种缺陷在离子物质中更为普遍。当这种缺陷出现在非离子晶体中时，称为空位。最常见的是，含有大小大致相似离子的晶格表现出肖特基缺陷。

肖特基缺陷的特征

1. 当阴离子和阳离子的尺寸几乎相等时，肖特基缺陷会在离子晶体中产生。
2. 当一个阴离子和一个阳离子同时离开晶体时，就会引起肖特基缺陷。它们中的任何一个都不会回到间隙网页。
3. 一个肖特基缺陷会产生两个空位。
4. 整个晶体保持电中性。
5. 当产生空位时，肖特基缺陷的晶体密度会降低。

可能发现肖特基缺陷的材料示例

• 氯化钠 (NaCl)
• 氯化钾 (KCl)
• 溴化钾 (KBr)
• 溴化银 (AgBr)
• 二氧化铈 (CeO₂)
• 二氧化钍 (ThO₂)

什么是弗兰克尔缺陷？

当原子或小离子缺失时，会产生一种称为弗兰克尔缺陷的点缺陷。晶格结构因此留下了空间。弗兰克尔对或弗兰克尔无序也是这种缺陷的别称。这些名称是为了纪念首先发现这种缺陷的雅可夫·弗兰克尔。如果离子的化学物种是离子，通常是阳离子。然后，这个原子或离子会移动到间隙位置。

弗兰克尔缺陷不会影响晶格的密度。这是因为脱离的原子或离子会占据邻近位置，而不是离开晶格。因此，晶格的质量和体积保持不变。

弗兰克尔缺陷最常出现在离子化合物中。与肖特基缺陷相比，弗兰克尔缺陷出现在原子或离子大小差异很大的晶格中。弗兰克尔缺陷可能发生在一种或多种原子或离子上。因此，间隙位置的数量和晶格缺陷的数量是相同的。

弗兰克尔缺陷的特征

1. 在弗兰克尔缺陷中，没有外来原子或固有原子离开固体晶体，它占据了间隙位置。因此，晶体固体的总密度没有改变。
2. 当离子晶体中阴离子的大小远大于阳离子的大小时，通常会看到这种缺陷。例如，氯化银 (AgCl) 和硫化锌 (ZnS)。
3. 较大的离子（阴离子）保持在各自的晶格位置，而较小的离子（通常是阳离子）从原始晶格位置移动到间隙位置。
4. 它对固体的化学性质没有影响。
5. 此外，这种缺陷也保持了电中性。

弗兰克尔缺陷的例子

• 硫化锌 (ZnS)
• 氯化银 (AgCl)
• 溴化银 (AgBr)

肖特基和弗兰克尔缺陷的区别

• 定义

肖特基缺陷： 肖特基缺陷是一种点缺陷，由晶格中化学计量单位的原子损失引起。

弗兰克尔缺陷： 弗兰克尔缺陷是一种点缺陷，当一个原子或小离子离开其原始位置并移动到间隙位置时产生。

• 密度

肖特基缺陷： 由于肖特基缺陷，晶格的密度降低。

弗兰克尔缺陷： 弗兰克尔缺陷不受晶格密度的影响。

• 质量

肖特基缺陷： 当出现这种缺陷时，晶格的整体质量降低。

弗兰克尔缺陷： 即使发生弗兰克尔缺陷，质量也不会改变。

• 物种的放弃

肖特基缺陷： 当原子或离子从晶格中脱离时，就会产生肖特基缺陷。

弗兰克尔缺陷： 在弗兰克尔缺陷中，原子或离子从其位置移动，但仍保留在晶格内部。

• 离子数量

肖特基缺陷： 尺寸相似的离子在晶格中表现出肖特基缺陷。

弗兰克尔缺陷： 尺寸差异很大的离子在晶格中表现出弗兰克尔缺陷。

结论

肖特基或弗兰克尔缺陷都会在晶格中产生一个空隙。晶格中阳离子和阴离子之间的尺寸差异很大程度上决定了缺陷的类型。此外，弗兰克尔缺陷不影响晶格密度，而肖特基缺陷会导致密度下降。这是肖特基缺陷和弗兰克尔缺陷之间的主要区别。