[科普中国]-肖特基空位

肖特基缺陷

肖特基缺陷（Schottkydefect）1是一种化合物半导体中的点缺陷。在化合物MX中，在T>0K时，由于晶格热振动，能量大的原子离开原格点进入晶格间隙或进入表面，或蒸发到外界，而失去原子的晶格位置即出现空缺生成空位以符号VM（或VX）表示。空位是化合物半导体中常见的点缺陷之一。如果对一个按化学计量比组成的化合物MX晶体，在产生VM的同时，也产生数目相同的VX。此时产生的缺陷称肖特基缺陷，记作(VM VX)。空位可以是中性，也可带正电或负电。它对化合物半导体的导电性能有较大的影响。

点缺陷的运动在一定温度下，晶体中达到统计平衡的空位和间隙原子的数目是一定的，而且晶体中的点缺陷并不是固定不动的，而是处于不断的运动过程中。在运动过程中，当间隙原子与一个空位相遇时，它将落人该空位，而使两者都消失，这一过程称为复合。

空位移动所造成的原子迁移，即金属晶体中的自扩散，晶体中原子的扩散就是依靠空位迁移而实现。材料加工工艺不少过程都以扩散作为基础，例如化学热处理、均匀化处理、退火与正火、时效等过程无一不与原子的扩散相联系。提高这些工艺的处理温度可以大幅度提高过程的速率，是因为空位浓度及空位迁移速度随温度的上升而增加。2

肖特基空位简介肖特基空位是肖特基缺陷的一种。它是由于晶体表面附近的原子热运动到表面，在原来的原子位置留出了空位，然后内部邻近的原子又进入这个空位，这样逐步进行而造成的，看来就好像是晶体内部原子跑到晶体表面来了。

显然，对于离子晶体，阴阳离子空位总是成对出现；但若是单质，则无这种情况。除了表面外，肖特基缺陷也可在位错或晶界上产生。这种缺陷在晶体内也能运动，也存在着产生和复合的动态平衡。对一定的晶体来说，在确定的温度下，缺陷的浓度也是一定的。空位缺陷的存在可用场离子显微镜直接观察到。

弗仑克尔空位弗仑克尔缺陷（英文Frenkel defect或Frenkel disorder）是指晶体结构中由于原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位，这样的空位-间隙对就称为弗仑克尔空位。

肖特基空位与弗仑克尔空位的区别一般来说，随着温度的升高，缺陷的浓度会增大对于典型的离子晶体碱金属卤化物，其肖特基缺陷形成能较低，所以，肖特基空位主要存在于碱金属卤化物中，但只有高温时才明显；不过尚只有个别例外。对于氧化物而言，其离子性显然小于碱金属卤化物，所以它的肖特基缺陷形成能较高，只有在较高的温度下，它的肖特基空位才变得重要。肖特基空位和弗仑克尔空位之间的重要差别之一，在于前者的生成需要一个像晶界、位错或表面之类的晶格混乱区域，使得内部的质点能够逐步移到这些区域，并在原来的位置上留下空位，但弗氏缺陷的产生并无此限制。当肖特基空位的浓度较高时，用比重法所测得的固体密度显著地低于用X射线分析得出的晶胞大小数据计算所得的密度。

空位对金属性能的影响1）空位引起点阵畸变，破坏了原子排列的规律性，使电子在传导时的散射增加，增加电阻。

2）引起体积膨胀，密度下降。可以利用电阻或密度的变化测量晶体中的空位浓度或研究空位在不同条件下的变化规律。

3）空位对常温力学性能的影响不大，过饱和空位与其它晶体缺陷发生交互作用，因而使材料强度提高，但同时也引起显著的脆性。

4）空位的存在及其运动是晶体发生高温蠕变的重要原因之一。