[科普中国]-组成缺陷

组成缺陷（constitutional defects）是点缺陷的一种情况。组成缺陷主要是指外来质点（杂质）取代正常质点位置或进入正常结点的间隙位置所产生的一类晶体缺陷。广泛应用于特殊材料和电极中。

组成缺陷的定义组成缺陷（constitutional defects）是点缺陷的一种情况。组成缺陷主要是指外来质点（杂质）取代正常质点位置或进入正常结点的间隙位置所产生的一类晶体缺陷，这类缺陷不仅破坏了晶体的规则空间点阵结构排列，还会引起杂质原子周围的周期势场的变化。

组成缺陷的原理组成缺陷是一种杂质缺陷，在原晶体结构中进入了杂质原子，它与固有原子性质不同，破坏了原子排列的周期性，杂质原子在晶体中占据两种位置填隙位和格点位。杂质原子主要分为置换（替代）杂质原子和间隙杂质原子两种，杂质缺陷的浓度与温度无关，主要取决于溶解度和掺杂量，属于非本征缺陷。一般杂质原子的含量都小于1%，但此含量界限不是必然的，不同晶体和掺入杂质均有所区别。某些杂质进入主晶格，能在很大的组成范围内“互溶”而不出现新的结构，这样的现象特别称为固溶体。固溶体是一种特殊的杂质缺陷结构，同时也是类质同像所形成的的混晶结构的反映，类质同像混合晶体可以看成具有极近似晶胞结构和晶胞化学的一系列晶胞整齐元序的堆垛。如橄榄石，(Mg,Fe)2[SiO4]，可以看成Mg2[SiO4]和 Fe2[SiO4]晶胞按一定比例整齐无序的堆垛。由于替代与被替代的质点（原子、离子、络阴离子或分子）具有极为近似的化学性质，质点的替代可在一定范围进行，这种替代不会引起化学键性和晶体结构形式发生质的变化。12

组成缺陷的特殊情况自然界矿物中结晶时，其晶体结构中广泛存在离子或离子团之间的置换，即一种位置被两种或两种以上的不同元素（或基团）置换，从而形成一种混晶的矿物结构，称为替位式固溶体，这种替位式固溶体成为点缺陷中组成缺陷里的特殊情况，只是替代量往往大于1%。固溶体分类见图。2

组成缺陷的应用原子偏离正常的平衡位置，发生微量位移，破坏了原子排列的规律性，造成晶格畸变，使电子在传导时散射增加，从而增加了电阻，空位的存在还使晶体密度下降，体积增大，高温下大量空位存在与运动使晶体发生蠕变。高温快速冷却保留的或经辐照处理后的大量空位还可能形成空位片，或者与其他晶体缺陷发生交互作用，提高材料的强度，但相对的韧性下降。空位和间隙原子的运动是晶体内原子扩散的内部原因，而扩散又是烧结等加工工艺过程的基础。2

本词条内容贡献者为:

杨剑虹 - 教授 - 西南大学