第三章 习题解答 3，7，10，11，25
3/113、非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？
解答：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓
度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩，产生金属离子过剩（n 型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩，产生负离子过剩（p 型）半导体。 6/113、说明下列符号的含义：
解答：钠原子空位，
钠离子空位、带一个单位负电荷， 氯离子空位、带一个单位正电荷，
最邻近的Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心， Ca2+占据K位置、带一个单位正电荷， Ca原子位于Ca原子位置上， Ca2+处于晶格间隙位置。
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7/113、写出下列缺陷反应式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶体；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）AgI形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）。
解答：
（l）NaCl 溶入CaCl2中形成空位型固溶体
?2NaCl ?CaCl??? Na'Ca?ClCl?VCl
（2）CaCl2 溶入NaCl 中形成空位型固溶体
aCl' CaCl2 ?N??? Ca?Na?2ClCl?VNa
（3）NaCl 形成肖特基缺陷
? O ? V'Na?VCl
（4）Agl 形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）
AgAg ? Ag?i?V'Ag
10/113、MgO晶体的肖特基缺陷生成能为84kJ/mol，计算该晶体1000K和1500K的缺陷浓度。（答：6.4×10-3，3.5×10-2）。
解答：
n/N = exp(-E/2RT)，R=8.314， T=1000K：n/N=6.4×10-3； T=1500K：n/N=3.5×10-2。
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11/113、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。（答： 2.25×10－5；0.956） ''解答：FeFeO?2O3 ??? 2FeFe?3OO?VFe
y 2y y Fe3+2yFe2+1-3yO
2y1?3y?0.1 2y = 0.1-0.3y y = 0.1/2.3 = 0.0435 y?0.0435
x = 1-y = 0.9565 Fe0.9565O --------- [V''2Fe]?1?xx?1?0.04351?0.9565?2.22?10? 25/113、某种NiO是非化学计量的，如果NiO 中Ni3+／Ni2+＝10－4，问每立方米中有多少载流子？
解答：设非化学计量化合物为NixO，
NiNiO''2O3???? 2Ni?Ni?3OO?VNi
y 2y y Ni3+2yNi2+1-3yO
Ni3+/Ni2+=2y/（1-3y）=10-4
则 y=5×10-5， x=1-y=0.99995， Ni0.99995
载流子浓度即为空位浓度：[V''Ni] = y/1+x = =2.5×10-5（数量比）。 3