物理中产生空位的反应有哪些

㈠ 什么是空穴怎么产生的

半导体在热力学温度0°时电子填满炸弹。导带是空的，此时的半导体和绝缘体的情况相同，不能导电。当温度高于热力学温度0°时，价电子在热激发下有可能克服共价键束缚。从价带迁到导带。使其炸腱断裂。电子从价带跃迁到导带后，在价带中留下一个空位称为空穴。

㈡ 半导体物理中 热缺陷 形成的原理

热缺陷是由于晶体中的原子(或离子)的热运动而造成的缺陷,从几何图形上看是一种点缺陷,热缺陷的数量与温度有关，温度愈高，造成缺陷的机会愈多。晶体中热缺陷有2种形态，一是肖脱基(Schotty)缺陷，2是弗仑克尔(Frenkel)缺陷。
1)肖脱基缺陷
由于热运动，晶体中阳离子及阴离子脱离平衡位置，跑到晶体表面或晶界位置上，构成一层新的界面，而产生阳离子空位及阴离子空位，不过，这些阳离子空位与阴离子空位是符合晶体化学计量比的。如：MgO晶体中，形成Mg2+和O2-空位数相等。而在TiO2中，每形成一个Ti4+离子空位，就形成两个O2-离子空位。肖脱基缺陷实际产生过程是：由于靠近表面层的离子热运动到新的晶面后产生空位，然后，内部邻近的离子再进入这个空位，这样逐步进行而造成缺陷。
2）弗仑克尔缺陷
弗仑克尔缺陷形成过程为：一种离子脱离平衡位置挤入晶体的间隙位置中去，形成所谓间隙（或称填隙）离子，而原来位置形成了阳离子或阴离子空位。这种缺陷的特点是间隙离子和空位是成对出现的。弗仑克尔缺陷除与温度有关外，与晶体本身结构也有很大关系，若晶体中间隙位置较大，则易形成弗仑克尔缺陷。如AgBr比NaCl易形成这种缺陷。

㈢ 空穴是什么

空穴又称电洞（Electron hole），在固体物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象。即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。

㈣ 常见的物理、化学反应各十种

一、物理反应
其特征是物质状态发生变化，没有产生新物质，常见的物理反应有：

1. 水蒸发；

2. 金属熔化；

3. 二氧化碳凝华成干冰；

4. 蔗糖熔化；

5. 焰火反应（金属或其化合物在无色火焰中灼烧时使得火焰发生颜色变化，没有生成新物质，是原子能中的电子能量变化）；

6. 淀粉溶于水。

二、化学反应

其特征是产生新的物质，是物质的性质发生了变化，常见的化学反应有：

1. 铁锅生锈；

2. 粮食酿酒；

3. 卤水煮豆腐（可溶性盐使豆腐中的蛋白质溶解度降低而析出）；
   

4. 光合作用；

5. 消化食物（比如唾液中的淀粉酶将糖和碳水化合物进行分解，以便更容易吸收）；

6. 酸碱反应（比如酸性的醋、柠檬汁，和碱性的肥皂、小苏打发生反应）。
   

㈤ 半导体物理：空位表现为（ ）作用，间隙原子表现为（ ）作用。

空位表现为受主作用;间隙原子表现为施主 作用

希望对你有帮助
学习进步O(∩_∩)O谢谢

㈥ 晶体中的晶体缺陷有哪些

晶体中的缺陷及其对材料性能的影响

前言

晶体的主要特征是其中原子（或分子）的规则排列， 但实际晶体中的原子排列会由于各种原因或多或少地偏离严格的周期性，于是就形成了晶体的缺陷，晶体中缺陷的种类很多，它影响着晶体的力学、 热学、电学、光学等各方面的性质。晶体的缺陷表征对晶体

理想的周期结构的任何形式的偏离。

晶体缺陷的存在，破坏了完美晶体的有序性，引起晶体内能U和熵S增加。按缺陷在空间的几何构型可将缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，它们分别取决于缺陷的延伸范围是零维、一维、二维还是三维来近似描述。每一类缺陷都会对晶体的性能产生很大影响，例如点缺陷会影响晶体的电学、光学和机械性能，线缺陷会严重影响晶体的强度、电性能等。

一、晶体缺陷的基本类型

点缺陷

1、点缺陷定义

由于晶体中出现填隙原子和杂质原子等等，它们引起晶格周期性的破坏发生在一个或几个晶格常数的限度范围内，这类缺陷统称为点缺陷。这些空位和填隙原子是由热起伏原因所产生的，因此又称为热缺陷。

体缺陷

在体缺陷中比较重要的是包裹体。包裹体是晶体生长过程中界面所捕获的夹杂物。它可能是晶体原料中某一过量组分形成的固体颗粒，也可能是晶体生产过程中坩埚材料带入的杂质微粒。

二． 晶体缺陷对材料性能的影响

（1）点缺陷对材料性能的影响

晶体中点缺陷的不断无规则运动和空位与间隙原子不断产生与复合是晶体中许多物理过程如扩散、相变等过程的基础。空位是金属晶体结构中固有的点缺陷，空位会与原子交换位置造成原子的热激活运输，空位的迁移直接影响原子的热运输，从而影响材料的电、热、磁等工程性能。晶体中点缺陷的存在一方面造成点阵畸变，使晶体内能升高，增加了晶体热力学不稳定性，另一方面增大了原子排列的混乱程度，改变了周围原子的振动频率。使熵值增大使晶体稳定。矛盾因素使晶体点缺陷在一定温度下有一定平衡数目。在一般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容、比热容、电阻率等。

1.比容:为了在晶体内部产生一个空位，需将该处的原子移到晶体表面上的新原子位置，导致晶体体积增大

2．比热容:由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比热容。

3．电阻率:金属的电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。

4.密度的变化：对一般金属，辐照引起体积膨胀，但是效应不明显，一般变化很少超过0.1~0.2%，这种现象可以用弗仑克尔缺陷来描述

5.电阻：增加电阻，晶体点阵的有序结构被破坏，使原子对自由电子的散射效果提升。一般可以通过电阻分析法莱追踪缺陷浓度的变化.

6．晶体结构：辐照很显着地破坏了合金的有序度，而且一些高温才稳定的相结构可以保持到室温

7．力学性能：辐照引起金属的强化和变脆（注，空位使晶格畸变类似置换原子引起的）。

此外，点缺陷还影响其他物理性质，如扩散系数，内耗，介电常数等，在碱金属的卤化物晶体中，由于杂质或过多的金属离子等点缺陷对可见光的选择性吸收，会使晶体呈现色彩，这种点缺陷称为色心。

（2）线缺陷对材料性能的影响

位错是一种及重要的晶体缺陷，他对金属的塑性变形，强度与断裂有很重要的作用，塑性变形就其原因就是位错的运动，而强化金属材料的基本途径之一就是阻碍位错的运动，另外，位错对金属的扩散、相变等过程也有重要影响。所以深入了解位错的基本性质与行为，对建立金属强化机制将具有重要的理论和实际意义。金属材料的强度与位错在材料受到外力的情况下如何运动有很大的关系。如果位错运动受到的阻碍较小，则材料强度就会较高。实际材料在发生塑性变形时，位错的运动是比较复杂的，位错之间相互反应、位错受到阻碍不断塞积、材料中的溶质原子、第二相等都会阻碍位错运动，从而使材料出现加工硬化。因此，要想增加材料的强度就要通过诸如：细化晶粒（晶粒越细小晶界就越多，晶界对位错的运动具有很强的阻碍作用）、有序化合金、第二相强化、固溶强化等手段使金属的强度增加。以上增加金属强度的根本原理就是想办法阻碍位错的运动。

位错密度取决于材料变性率的大小。 在高形变率荷载下，位错密度持续增大，因为高应变率下材料的动态回复与位错攀岩被限制，因而位错密度增大，材料强度增大，可以等同于降低材料温度。

金属材料的强度与位错在材料受到外力的情况下如何运动有很大的关系。如果位错运动受到的阻碍较小，则材料强度就会较高。实际材料在发生塑性变形时，位错的运动是比较复杂的，位错之间相互反应、位错受到阻碍不断塞积、材料中的溶质原子、第二相等都会阻碍位错运动，从而使材料出现加工硬化。因此，要想增加材料的强度就要通过诸如：细化晶粒（晶粒越细小晶界就越多，晶界对位错的运动具有很强的阻碍作用）、有序化合金、第二相强化、固溶强化等手段使金属的强度增加。以上增加金属强度的根本原理就是想办法阻碍位错的运动。

对金属材料来说，位错密度对材料的韧性，强度等有影响。对于晶体来说，位错密度越大，材料强度越大。对于非晶刚好相反：位错密度正比于自由体积，位错密度越多，强度越低，塑性可能会好。在外力的作用下，金属材料的变形量增大，晶粒破碎和位错密度增加，导致金属的塑性变形抗力迅速增加，对材料的力学性能影响是： 硬度和强度显着升高；塑性和韧性下降，产生所谓的“加工硬化”现象。随着塑性变形程度的增加，晶体对滑移的阻力愈来愈大。从位错理论的角度看，其主要原因是位错运动愈来愈困难。滑移变形的过程就是位错运动的过程，如果位错不易运动，就是材料不易变形，也就是材料强度提高，即产生了硬化。加工硬化现象在生产工艺上有很现实的作用，如拉丝时已通过拉丝模的金属截面积变小，因而作用在这一较小界面积上的单位面积拉力比原来大，但是由于加工硬化。这一段金属可以不继续变形，反而引导拉丝模后面的金属变形，从而才能进行拉拔。

加工硬化对金属材料的使用也是有利的，例如构件在承受负荷时，尽管局部地区负荷超过了屈服强度，金属发生塑性变形，但通过加工硬化，这部分金属可以承受这一负荷而不发生破坏，并把部分负荷转嫁给周围受力较小的金属，从而保证构件的安全。

钢经形变处理后，形变奥氏体中的位错密度大为增加，可形变量愈大，位错密度愈高，金属的抗断强度也随之增高。随着形变程度增加不但位错密度增加而且位错排列方式也会发生变化由于变形温度下，原子有一定的可动性，位错运动也较容易进行，因此在形变过程中及形变后停留时将出现多边化亚结构及位错胞状结构。当亚晶之间的取向差达到几度时，就可像晶界一样，起到阻碍裂纹扩展的作用，由霍尔一派奇公式，晶粒越小则金属强度越大。

（3）面缺陷对材料性能的影响

1.面缺陷的晶界处点阵畸变大，存在晶界能，晶粒长大与晶界平直化使晶界米面积减小，晶界总能量降低，这两过程通过原子扩散进行，随温度升高与保温时间增长，有利于这两过程的进行。

2.面缺陷原子排列不规则，常温下晶界对位错运动起阻碍作用，塑性变形抗力提高，晶界有较高的强度和硬度。晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化，而高温下刚好相反，高温下晶界又粘滞性，使相邻晶粒产生相对滑动。

3.面缺陷处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，晶界处也有较多缺陷，故晶界处原子的扩散速度比晶内快。

4.固态相变中，晶界能量较高，且原子活动能力较大，新相易于在晶界处优先形核，原始晶粒越细，晶界越多，新相形核率越大。

5．由于成分偏析和内吸附现象，晶界富集杂质原子情况下，晶界熔点低，加热过程中，温度过高引起晶界熔化与氧化，导致过热现象。

6.晶界处能量较高，原子处于不稳定状态，及晶界富集杂质原子的缘故，晶界腐蚀速度较快。

（4）缺陷对半导体性能的影响

硅、锗等第4族元素的共价晶体绝对零度时为绝缘体，温度刀·高导电率增加但比金属的小得多，称这种晶体为半导体。晶体呈现半导体性能的根本原因是填满电子的最高能带与导带之间的禁带宽度很窄，温度升高部分电子可以从满带跃迁到导带成为传导电子。晶体的半导体性能决定于禁带宽度以及参与导电的载流子(电子或空穴)数目和它的迁移率。缺陷影响禁带宽度和载流子数目及迁移率，因而对晶体的半导体性能有严重影响。

1.缺陷对半导体晶体能阶的影响

硅和锗本征半导体的晶体结构为金刚石型。每个原子与四个近邻原子共价结合。杂质原子的引入或空位的形成都改变了参与结合的共价电子数目，影响晶体的能价分布。

有时为了改善本征半导体的性能有意掺入一些三、五族元素形成掺杂半导体；而其他点缺陷如空位或除三，五族以外的别的杂质原子原则上也会形成附近能阶。位错对半导体性能影响很大，但目前只对金钢石结构的硅、锗中的位错了解得较多一点。

2.缺陷对载流子数目的影响

点缺陷使能带的禁带区出现附加能阶，位错本身又会起悬浮键作用，它起着施主或受主的作用，另外位错俘获电子使载流子数目减少，所以半导体中实际载流子数目减少。

由于晶体缺陷对半导体材料的影响，故可以在半导体材料中有以下应用

1.过量的Zn原子可以溶解在ZnO晶体中，进入晶格的间隙位置，形成间隙型离子缺陷，同时它把两个电子松弛地束缚在其周围，对外不表现出带电性。但这两个电子是亚稳定的，很容易被激发到导带中去，成为准自由电子，使材料具有半导性。

2.Fe3O4晶体中，全部的Fe2+离子和1/2量的Fe3+离子统计地分布在由氧离子密堆所构成的八面体间隙中。因为在Fe2+—Fe3+—Fe2+—Fe3+—……之间可以迁移，Fe3O4是一种本征半导体。

3.常温下硅的导电性能主要由杂质决定。在硅中掺入VA族元素杂质（如P、As、Sb等）后，这些VA族杂质替代了一部分硅原子的位置，但由于它们的最外层有5个价电子，其中4个与周围硅原子形成共价键，多余的一个价电子便成了可以导电的自由电子。这样一个VA族杂质原子可以向半导体硅提供一个自由电子而本身成为带正电的离子，通常把这种杂质称为施主杂质。当硅中掺有施主杂质时，主要靠施主提供的电子导电，这种依靠电子导电的半导体被成为n型半导体。

4.在BaTiO3陶瓷中，人们常常加入三价或五价杂质来取代Ba2+离子或Ti4+离子来形成n型半导瓷。例如，从离子半径角度来考虑，一般使用的五价杂质元素的离子半径是与Ti4+离子半径（0.064nm）相近的，如Nb5+=0.069nm，Sb5+=0.062nm，它们容易替代Ti4+离子；或者使用三价元素，如La3+=0.122nmCe3+=0.118nm，Nd3+=0.115nm，它们接近于Ba2+离子的半径（0.143nm），因而易于替代Ba2+离子。由此可知，不管使用三价元素还是五价元素掺杂，结果大都形成高价离子取代，即形成n型半导体。

（5）位错对铁磁性的影响

只有过渡族元素的一部分或其部分化合物是铁磁性材料。物质的铁磁性要经过外磁场的磁化作用表现出来。能量极小原理要求磁性物质是由磁矩取向各异的磁畴构成。一般说来加工硬化降低磁场H的磁化作用，磁畴不可逆移动开始的磁场Ho(起始点的磁场强度)升高，而加工则使物质的饱和磁化强度降低。

三．总结

缺陷对物理性能的影响很大，可以极大的影响材料的导热，电阻，光学，和机械性能，极大地影响材料的各种性能指标，比如强度，塑性等。化学性能影响主要集中在材料表面性能上，比如杂质原子的缺陷会在大气环境下形成原电池模型，极大地加速材料的腐蚀，另外表面能量也会受到缺陷的极大影响，表面化学活性，化学能等等。其实正是有了缺陷金属材料才能有着我们需要的良好的使用性能，比如人工在半导体材料中进行掺杂，形成空穴，可以极大地提高半导体材料的性能。总之影响非常大，但是如果合理的利用缺陷，可以提高材料某一方面的性能。

㈦ 简述空位和位错的形成原因分别有哪些

位错又可称为差排（英语：dislocation），在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。“位错”这一概念最早由意大利数学家和物理学家维托·伏尔特拉（Vito Volterra）于1905年提出。
理想位错主要有两种形式：刃位错（edge dislocations）和 螺旋位错（screw dislocations），是线缺陷。混合位错（mixed dislocations）兼有前面两者的特征。

㈧ 搜罗神奇的物理现象~

姆潘巴现象：1963年，坦桑尼亚的马干巴中学三年级的学生姆潘巴（Mupainmubar）经常与同学们一起做冰淇淋吃。在做的过程中，他们总是先把生牛奶煮沸，加入糖，等冷却后倒入冰格中，再放进冰箱冷冻。有一天，当姆潘巴做冰淇淋时，冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几。为了抢占剩下的冰箱空位，姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不及冷却，就把滚烫的牛奶倒入冰格中，并送入冰箱。一个半小时后，姆潘巴发现了一个让他十分困惑的现象：他放入的热牛奶已经结成冰，而其他同学放的冷牛奶还是很稠的液体。照理说，水温越低，结冰的速度越快，而牛奶中含有大量的水，应该是冷牛奶比热牛奶结冰速度快才对，但事实怎么会颠倒过来了？

共振（resonance）：

1.共振的现象已为大家所熟知，因为基本上大家都看过物理书上“一队士兵在坚固的桥上整齐地走会导致桥坍塌”的案例。
2.共振是指一个物理系统在其自然的振动频率（所谓的共振频率）下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。
3.如果两个物体的固有频率又或是成整数比，就会发生共振的现象。震荡的强度是振幅的平方。

压电效应（Piezoelectric effect）：

这个词汇出现在第4话汤川初次见到田上升一的场景，汤川称赞田上的论文不错。猜测田上研究方向就是这个（注：为杀人武器的发明奠定了基础。）
翻资料的时候才知道原来这个专业的词汇已经出现了100年了。
它的定义为

：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。
这种效应的用途也是很广泛的，可以用作声波的传感器与接受器，振动能和超声振动能-电能换能器，以及机器人的接近觉传感器。

然后就是在资料中找到这样的一句话：
1927年，伍德（R.W.Wood）与鲁密斯（A.L.Loomis）首先使用高功率超声波。使用蓝杰文型的石英换能器配合高功率真空管，在液体中产生高能量，使液体引起所谓的空腔（cavitation）现象。同时也研究高功率超声波对生物试样的效应。

空腔现象（cavitation）：

又称空化、气蚀现象。最早发现这个现象是在20世纪初。当时第一批巨轮试航了12小时后，就发现螺旋桨受到了严重的损坏。最后发现工程师发现螺旋桨高速转动的时候会产生大量微小气泡，这些气泡虽然很小，但当他们破裂的时候压强可以达到几千个大气压。于是气泡不断地破裂，在液体中形成激波或是高速微射流。金属材料受到这种攻击后，结构会被破坏。另外，有科学家论证，超声波的空泡破裂的时候会瞬间发出光芒，理论上破灭时的温度可以达到2 000 000K。超声波杀人原理就暂时解释到此，如何杀人那又是另一个话题。
题外话，平时清洗眼睛的商店就是利用超声波的空腔现象，只不过频率没有那么高。

浮在水面上的字。要实现这个效果就要使用到米纸，那，什么是米纸呢？
米纸，RICE PAPER，以米为原料。首先把米磨成细粉，加入水后变成糊浆，再蒸熟后碾成薄纸状，即成。用于食物包装（常见于花生牛奶堂，神舟7号上宇航员服用的“太空养心丹”也用米纸），可以食用。
那么，现在就解释那个小实验：
1）用油性笔在米纸上任意写字。
2）把米纸轻轻放在水面上。此时现象开始出现。米纸开始慢慢变得透明，因为这时候米纸在水中变成溶胶，慢慢地、不均匀地向四周扩散，几乎在水中看不到了。
3）油性笔的油脂不溶于水，密度一般在0.91g/ml-0.93g/ml之间，而水的密度为1g/ml，故用油脂写成的字会漂浮在水面上。此时只要不触碰水面，字就不会消失。

ER fluid（Electrorheofogical Fluid）*：
即粒子分散型电流变液。通电时，它的粘度随外电场增加而变稠，从液体向固体演变，当电场足够大时，整个体系表现出类似固体的特征。当去掉外加电场时，它又由固态重新恢复到原有的液态。由于这种材料可以在电场作用下在液态和固态之间转换，故被称为电流变液。由于电场可由电脑操纵，因此可变态的电流变液又被称为智能材料。用于机械工程、汽车工程、控制工程等领域。

认知心理学：又称信息加工信息学。在20世纪70年代开始成为西方心理学的研究方向。它涉及人类的高级心理过程，包括意识、记忆、注意、表象等。其理论基础也被广泛应用在其他学科中，如管理学、传播学。

图式(schemas)：人们用来组织他们关于某个主题的知识，关于周围的社会世界的心理结构；这种心理结构会影响人们所注意思考和识记的信息。没有图式，我们对这个世界就很难理解，我们要花大量的时间去寻找我们曾经知道的事物的信息。图式更象我们身体里面的记忆搜索引擎，迅速找到某些真实（也有可能是虚假）的信息，减少了模糊性。

记忆的可提取性(accessibility)：图式和概念在人们的头脑中所处位置的优越性以及当我们对社会世界作出判断的时候，使用这些图式和概念的可能性有多大。也就是剧中所说的先入感。

记忆重构：由华盛顿大学的伊利莎白 罗夫特斯教授提出，并通过实验证明。该理论说明：一种有关记忆和回忆的准确理论必须包括重构过程，即当新的信息被整合到人对某一事件的最初记忆中去的时候，这种重构过程就回发生。

㈨ 半导体物理中，引入空穴的意义

空穴是一种虚拟粒子，实际上一个空穴的导电就代表了许多价电子运动所产生的导电；空穴的引入正是为了使问题简化，即把许多价电子的运动采用一个空穴的运动来代替。
导带电子是载流子，价带电子——价电子不一定都是载流子；只有不满带中的许多价电子才能运动、并导电，这时采用少数空穴来代替之，显然就简单得多。
所以，一般就认为导带电子和价带空穴都是载流子，而价电子就不能简单地认为是载流子。
参见“http://blog.163.com/xmx028@126/”中的有关说明。

㈩ 物理中，空穴指的是什么

一个圆圈，由1000个位置，其中999个被电子占据，一个空着，这个空着的位置理解为“空穴”，现在要求电子围着这个圆圈单向运动，且每个电子每次移动只能移动到相邻的位置，那么，你想一想，电子要怎么才能绕圈运动呢？自然是与“空穴”相邻的电子移动到空穴中，然后这个电子原来的位置变成了“空穴”，同理，其他的电子在以这样的方式运动下去，比如电子按顺时针移动，那么很容易想象，“空穴”的移动是按着逆时针方向的。 也就是楼主所说的“有人说“空穴并不是真实存在的,只是对大量电子运动的一种等效,空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动” 。 在电子顺时针运动过程中也就形成了电流，因为电流就是电子的定向运动。 在这个电流的产生过程中，实际上只有999个电子的运动，那个空穴的运动只是电子运动的产物。而并非是999个电子和一个空穴共同导电。 实质上:我们可以认为空穴就是带正电的原子,如:质子。原子失去了电子(当然不是全部,是一部分电子)之后,就形成了空穴。