ZnO
根据质量作用定律
+2e′+ O2(g)
K=[
得 [
]
PO
-1/6
] [e′]2
即：间隙离子的浓度与氧分压的1/6次方成反比，故增大周围氧分压，间隙离子浓度减小，晶体质量减小，则Zn1+xO的密度也将减小。
4、8非化学计量化合物FexO中，Fe3+/Fe2+=0、1，求FexO中的空位浓度及x值。 解： 非化学计量化合物FexO，可认为是α(mol)的Fe2O3溶入FeO中，缺陷反应式为：
Fe2O3
α 2α α
2Fe+ V+3OO
此非化学计量化合物的组成为：
Fe
已知：Fe3+/Fe2+＝0、1
FeO
则：
∴ α ＝ 0、044
∴x＝2α+(1－3α)＝1－α＝0、956 又：∵[V
3+
]＝α ＝ 0、044
正常格点数N＝1+x＝1+0、956＝1、956
∴空位浓度为
4、9 非化学计量氧化物TiO2-x的制备强烈依赖于氧分压和温度：（a）试列出其缺陷反应式。（b）求其缺陷浓度表达式。
解：非化学计量氧化物TiO2-x，其晶格缺陷属于负离子缺位而使金属离子过剩的类型。 （a）缺陷反应式为：
2Ti Ti?/FONT>O2↑→2
+
+3OO
OO→
（b）缺陷浓度表达式：
+2e′+
O2↑
[ V
4、10试比较刃型位错和螺型位错的异同点。
]
解：刃型位错和螺型位错的异同点见表4-1所示。 表4-1 刃型位错和螺型位错的异同点
刃型位错 螺型位错 与柏格斯矢量位置关系 的柏格斯矢量垂直 与刃性位错线柏格斯矢量平行 与螺型位错线位错分类 刃性位错有正负之分 螺形位错分为左旋和右旋 位错是否引起晶体畸变和形成应力场 引起晶体畸变和形成应力场，且离位错线越远，晶格畸变越小 引起晶体畸变和形成应力场，且离位错线越远，晶格畸变越小 位错类型 只有几个原子间距的线缺陷 只有几个原子间距的线缺陷
第五章 固溶体习题与解答
5、1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。 解：1、离子尺寸因素
从晶体稳定性考虑，相互替代的离子尺寸愈相近，则固溶体愈稳定。若以r1和r2分别代表半径大和半径小
的两种离子的半径。当它们半径差< 15%时，形成连续置换型固溶体。若此值在15～30%时，可以
形成有限置换型固溶体。而此值>30%时，不能形成固溶体。 2、晶体的结构类型
形成连续固溶体的两个组分必须具有完全相同的晶体结构。结构不同最多只能生成有限固溶体。 3、离子的电价因素
只有离子价相同或复合替代离子价总和相同时，才可能形成连续置换型固溶体。 4、电负性因素
电负性相近，有利于固溶体的生成。
5、2 从化学组成、相组成考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。
解：从化学组成、相组成考虑，固溶体、化合物和机械混合物的区别 列下表5-1比较之 。 表5-1 固溶体、化合物和机械混合物比较 （以AO溶质溶解在B2O3溶剂中为例） 比 较 项 固 溶 体 化 合 物 机 械 混 合 物 化学组成 B2-xAxO相组成 均匀单相 (x =0～2) AB2O4 AO+B2O3 单相 两相有界面
5、3试阐明固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物三者之间的异同点。列出简明表格比较。
解：固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物都属晶体结构缺陷，但它们又各有不同，现列表5-2比较之。 表5-2 固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物比较
分类 形成 形成条件 原因 缺陷反应 固溶式 溶解度 肖特基热缺陷 弗伦克尔缺陷 缺陷 晶 格 热 振 动 0K以上 MM = XX= MX 0 MX 只受温度控制
掺 杂 溶 无限置解 换型固=B电价，溶体 AO结构同BO，电负性相近 固溶体 有限固溶体 组分< 30% ，缺Ca2+电价陷 ≠Zr4+电价 CaO 2CaO 掺杂量<固溶度，受温度控制 间隙离子间半径小，晶隙体结构开型 放，空隙大 YF3掺杂量<固溶度，受温度控制 2+< 15% ， A2+电价AO B1-xAxO 受温度控制x=0～1 环非化阳离子学缺位 计量化合物 阴离子间隙 氛性质和压 力O2(g)→+U(2h) 氧化物在氧化气氛中 V+OO 气变价元素境中2Fe + [h]O2(g)→ [PO] []
变化 阳离子ZnO[] +2e′ 间隙 +变价元素氧化物在还原气氛中 阴离子缺位 +2O2(g) OO→[ V] +O2(g)
5、4试写出少量MgO掺杂到Al2O3中和少量YF3掺杂到CaF2中的缺陷方程。（a）判断方程的合理性。（b）写出每一方程对应的固溶式。
解： 3MgO2+ +3OO （1）
2MgOYF32YF3
Y
2 +F
+ +2FF （3）
+6FF （4）
+2OO （2）
2Y +
（a）书写缺陷方程首先考虑电价平衡，如方程（1）和（4）。在不等价置换时，3Mg2+ →2Al3+ ；2Y3+ →3Ca2+。这样即可写出一组缺陷方程。其次考虑不等价离子等量置换，如方程（2）和（3）2Mg2+ →2Al3+ ；Y3+ →Ca2+。这样又可写出一组缺陷方程。在这两组方程中，从结晶化学的晶体稳定性考虑，在离子晶体中除萤石型晶体结构可以产生间隙型固溶体以外，由于离子晶体中阴离子紧密堆积，间隙阴离子或阳离子都会破坏晶体的稳定性。因而间隙型缺陷在离子晶体中（除萤石型）较少见。上述四个方程以（2）和（3）较合理。当然正确的判断必须用固溶体密度测定法来决定。
（b）(1)
(2)
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