Bài giảng Vật liệu học: Chương 2 - TS. Nguyễn Văn Dũng

1

CH

NG

CuuDuongThanCong.com

KHUY T T T TINH TH

/>

2

CuuDuongThanCong.com

/>

3

Tinh th th c

Tinh th hoàn thi n:



c phân b vào đúng
vào nút m ng m t cách có
tr t t

 Là tr ng h p lý t

0K

CuuDuongThanCong.com

ng và

 Do tác d ng nhi t đ , các
nguyên t di chuy n t o
khuy t t t
 Ph n l n các tinh th có
n ng đ khuy t t t trên 1%

/>

4

Theo thành ph n hóa h c:

Khuy t t t h p th c
Khuy t t t không h p th c
Ví d : NaCl và Na1+xCl, FeO và Fe1-xO v i x

1

Theo thành ph n t p ch t:
Khuy t t t n i t i
Khuy t t t ngo i lai
Ví d : ch t bán d n n c a Si có l n As

CuuDuongThanCong.com

/>

5

Theo m ng l

i tinh th :

Khuy t t t đi m (0D)
Khuy t t t đ

ng (1D)

Khuy t t t m t (2D)
Khuy t t t vùng hay khuy t t t kh i (3D)

CuuDuongThanCong.com

/>

6

Khuy t t t m t trong SrTiO3
CuuDuongThanCong.com

Khuy t t t đ

/>
ng trong Ti

7

Sai sót không t l

ng (không h p

th c): ph thu c nhi t đ và môi tr

ng

+ Khuy t t t ngo i lai (t p ch t)
+ Khuy t t t không h p th c
Sai sót có t l

ng (h p th c): ph

thu c nhi t đ
+ Khuy t t t ki u Frenkel
+ Khuy t t t ki u Schottky
CuuDuongThanCong.com

/>

8

 M là nguyên t M (cation) n m đúng v trí M

MM

 Mi là nguyên t M n m

Mi

v trí xen k

 X là nguyên t X (anion) n m đúng v trí X

XX

 Xi là nguyên t X n m

Xi '

v trí xen k



Khuy t v trí M (l tr ng)

VM '



Khuy t v trí X (l tr ng)

VX

 M Mn m

v trí X

MX..

 X Xn m

v trí M

X M' '

 Y hóa tr +2 n m

 L hóa tr -2 n m
CuuDuongThanCong.com

v trí M

Y M.

v trí X
/>
LX '


9

 Ph i đ m b o ki u m ng: ki u m ng chính không đ i khi
khuy t t t
 Ph i đ m b o t l nút cation-anion trong tinh th :

Ví d : t l Ca/F trong m ng CaF2 là 1/2

 Ph i trung hòa v đi n: t ng đi n tích d
tích âm

ng b ng t ng đi n

 Ph i b o t n v t ch t: b o toàn nguyên t , đi n tích trong ph n
ng
Ví d : khi cho CaCl2 vào trong m ng NaCl
CaCl2  Ca.Na + 2ClCl + V’Na
CuuDuongThanCong.com

/>

10

 Khuy t t t Frenkel:
Nguyên t cation hay
anion chuy n vào v trí
xen k đ l i nút tr ng

CuuDuongThanCong.com

Khuy t t t Schhottky:
Khi xu t hi n v trí tr ng
cation thì có xu t hi n v trí
tr ng anion

/>

11

Yakov Frenkel (1894–1952),
nhà v t lý ng

i Nga

Cho cation:

Mi . + V M’ = 0

Cho anion:

Xi ’ + V X. = 0

Ví d : MgO, khuy t t t cho O2Oi’’ + VO.. = 0
MgMg + OO = MgMg + Oi’’ + VO..
CuuDuongThanCong.com

/>

12

Walter Hermann Schottky
(1886-1976) là nhà v t lý ng

i

c

VM ’ + V X. = 0
Ví d :
+ Khuy t t t trong tinh th TiO2:
VTi’’’’ + 2VO.. = 0
+ BaTiO3:

VBa’’ + VTi’’’’ + 3VO.. = 0
CuuDuongThanCong.com

/>

13

CuuDuongThanCong.com

/>

14

Cation Y thay cho cation M hay anion L thay cho anion X
Ví d : 1/ cho LiCl vào trong m ng tinh th NaCl  LiNa
2/ cho NaBr vào trong m ng tinh th NaCl  BrCl

CuuDuongThanCong.com

/>

15

Cation hay ainon có hóa tr khác thay th vào m ng tinh th

Ví d : cho SrCl2 vào trong m ng tinh th NaCl
T o l tr ng: SrCl2 = SrNa + ClCl + VNa'
Chèn vào v trí xen k : SrCl2 = SrNa + Cli'+ ClCl

CuuDuongThanCong.com

/>

16

Tr

ng h p m ng NaCl t n t i s n khuy t t t Schottky:

V’M + V˙X = 0
Có hai tr

ng h p:

làm t ng s khuy t t t

2V’Na + Sr˙Na + V˙Cl = 0

CuuDuongThanCong.com

làm gi m s khuy t t t

V’Na + Sr˙Na = 0

/>

17

Tr

ng h p m ng NaCl t n t i s n khuy t t t Frenkel:

V’Na + Na i = 0
làm t ng s khuy t t t

Srhai
+ Nangi h+ p:
2V'Na = 0
Có
Na tr

làm gi m s khuy t t t

Sr

Na

Na

CuuDuongThanCong.com

i

+ V’Na = 0

+ V’Na = 0

/>

18

Ví d : m ng CaF2 có ph gia YF3
CaF2
YF3

CaCa + 2FF
Y˙Ca + 2FF + F’i

Y˙Ca + F’i

0

N u CaF2 t n t i m t tr t t Frenkel cho anion F-:
CaF2 = CaCa + FF + Fi’+ V'F
F th a trong YF3 s làm m t nút tr ng V'F

CuuDuongThanCong.com

/>

19

Ví d : m ng CaF2 có ph gia NaF

Thay th : NaF

Na'Ca + FF + V˙F

Na'Ca + V˙F

0

Xen k : NaF
Na˙i + F'i

Na˙i + F'i
0

N u CaF2 t n t i m t tr t t Frenkel cho anion F-:
CaF2 = CaCa + FF + Fi’+ V'F
Fi’ + Na'Ca

CuuDuongThanCong.com

2V˙F

2Fi’

V˙F + Na˙i

/>

20

Li
Khi LiCl đ

Na
c đ t nóng trong h i Li,

các nguyên t Li l y các anion Cl và
đ l i electron t i v trí Cl.
CuuDuongThanCong.com

/>

21

Các trung tâm khuy t t t c a LiCl
Trung tâm F

Trung tâm H

Trung tâm V

e thay nút tr ng anion
Cl-

Cl2 thay m t nút tr ng
Cl-

Cl2 thay hai nút tr ng
c a Cl-

CuuDuongThanCong.com

/>

22

Ch a l tr ng anion (electron)
Ví d : Na1+xCl, Zn1+xO v i x

1

Khi đun nóng ZnO:
Khi khuy t t t Schottky

CuuDuongThanCong.com

Khi khuy t t t Frenkel

/>

23

Ion Zn2+ th a n m trong các l tr ng xen k , k t h p electron

th a thành các nguyên t Zn trung hòa v đi n

CuuDuongThanCong.com

/>

24

+ Do kim lo i có nhi u hóa tr

+ Do thêm ph gia

Ví d : Fe1-xO, Ni1-xO v i x « 1
do Fe2+ có l n 1 ít Fe3+

Ví d : thêm SrCl2 vào NaCl
Na1-2xSr2xVNa xO

Fe1-xO = Fe1-3x2+Fe2x3+VxO

CuuDuongThanCong.com

/>

25

FeO đ

c gia nhi t trong khí quy n O2 t o FexO (x <1)

- Xu t hi n l tr ng cation
- Chuy n Fe2+ thành Fe3+: Fe2+ = Fe3+ + e
- Electron th a đ

CuuDuongThanCong.com

c cung c p cho nguyên t oxy t o ion O2-

/>