位錯源

位錯源是晶體中位錯開始發生的部位。是晶體學學科之一，是晶體中位錯開。位錯可在晶體生成過程中產生，也可在晶體形成後於應力集中處開始發生。

基本介紹

• 中文名：位錯源
• 外文名：dislocational source
• 學科：晶體學
• 釋文：位錯源是晶體中位錯開
• 產生：晶體生成過程中
• 發生：晶體形成後於應力集中處

　　

　　

簡介

位錯的產生可分為兩大類：增殖與成核。當晶體中無位錯源時，新位錯的產生必須靠成核。位錯成核的方式又可分為兩種，即應力成核（機械應力和熱應力）和過飽和點缺陷凝聚成核。應力成核中有均勻成核和非均勻成核兩種情況。理論分析結果表明，均勻成核所需要的切應力很大，約等於晶體切變模量的十分之一，在實驗中很難觀察到。對完整的LiF 晶體施加高達切變模量的八十五分之一的切應力而未能引起位錯成核。

非均勻成核又稱應力集中成核，由於應力集中的影響, 可以大大地減小位錯成核的平均應力。因應力集中使位錯成核的情況較多：表面印壓，產生位錯花結，氣表面台階即, 在台階處產生滑移帶；體內雜質團（或小顆粒），引起局部區域的範性形變等等。在AgCI 晶體中觀察到由於熱應力的作用，在體內小玻璃球附近產生的稜柱型位錯環和螺旋管形稜柱位錯。

在矽單晶中觀察到由於雜質團的作用，產生的位錯環列。研究矽單晶中某些位錯源和位錯的增殖情況。在研究區熔法生長的矽單晶中的缺陷時，發現了由於熱應力作用在雜質條周圍產生的位錯環列。用化學侵蝕法研究了它們的空間結構，以及位錯環列相交、互作用而形成的位錯網。

外加應力使位錯運動

蝕斑列所顯示的位錯如果是可滑動的，在一定的應力作用下，應發生運動。採用的方法是將晶體切割成尺寸為1.2 x 1.5 x 9mm³的條狀樣品，在80℃下進行三點彎曲形變。形變時施加的應力較低，僅使位錯剛剛能滑動，而不產生大量滑移帶。形變後侵蝕觀察。在垂直彎曲軸的{112} 面上，發現了蝕斑分布。

每列蝕斑以大黑蝕斑為界，一半伸展出去，蝕斑的間距增大，而另一半變化不大，且兩列蝕斑伸展的方向不同，互相錯開。受張應力和壓應力的面上觀察到的效果相類似。

高溫退火, 位錯運動與重新分布

未經高溫處理的蝕斑列所代表的位錯是緊密排列的, 不便於用侵蝕法觀察其結構。考慮到它們相距很近, 其間的彈性互作用將是很強的；高溫下位錯滑移運動的臨界切應力將降低，位錯間的相互作用力將使它們分散開，這將便於研究位錯的空間結構及其性質。為此樣品做高溫退火處理，處理規範為1350℃ 2 小時與1100℃ 4小時。

位錯列蝕斑散開分布

退火後侵蝕觀察到位錯蝕斑明顯散開，當交替拋光、侵蝕時，有的位錯蝕斑消失，有的在原處重新出現。有兩種形貌的蝕斑列：一類蝕斑中心呈白色，拋光再侵蝕、不出現新蝕斑。而另一類蝕斑呈黑色，拋光再侵蝕，出現新蝕斑列，新、舊蝕斑數基本一致。經多次拋光、侵蝕後出現的新蝕斑列。蝕斑列按形貌和分布, 可分為下述三種情況：

長條形蝕斑及位錯蝕斑列

此種情況是在一個長條形蝕斑的兩側、在互成120°角的兩個<110>方向上，有兩列較長的蝕斑列；在垂直蝕斑列方向上蝕斑成對排列；其形貌特點是中心有一個亮點，這表明蝕坑的底是平的，外形類似雨滴狀，尖端被一條隱約可見的白色線條連線起來，當拋光再侵蝕時，這種蝕斑就變成拋光蝕斑，而不再出現新的位錯蝕斑，這意味著位錯線已被拋光侵蝕掉。在條狀蝕斑兩側、僅沿一個方向產生位錯蝕斑列，兩列位錯蝕斑具有明顯的一一對應關係。三種典型的位錯線或位錯環的蝕象列, 位錯線蝕象取<112 >方向。有的蝕象發生彎曲，通常末端蝕象彎曲得最大，彎曲的方向指向位錯環列散開的方向。位錯線蝕象的交叉表明位錯環發生交叉。

條狀缺陷占據{110}方向，實驗中測定，條狀缺陷的長度在5-230μm 範圍內。在{111} 觀察面上，每個條狀缺陷可在其本身占據以外的四個<110 >方向上產生位錯環列，所以同時觀察到的位錯環列數不多於4 支。條狀缺陷及其相應的位錯環列，當再拋光、侵蝕時都同時消失，這表明在垂直於觀察面的<111>方向上，位錯環的尺寸和條狀缺陷的尺寸是相同的, 並且線度較小，僅為微米的量級( 從拋光侵蝕去掉的矽層厚度估計的)。

三角形大蝕斑及位錯蝕斑列

此種情況位錯蝕斑以三角形大蝕斑為界向著相反的<110 >方向分散開，當再拋光、侵蝕時，新蝕斑在拋光蝕斑的一個角上出現，說明位錯線取<112 >方向，也表明位錯線深入到觀察面下更深處。蝕斑間的對應關係最為明顯，分散開的兩列蝕斑在斜方向上一一對應。同時也觀察到此種蝕斑列中位錯線的蝕象，有相交的蝕象顯示出相交叉的位錯環。在多次拋光侵蝕過程中大三角形蝕斑在觀察面上移動的方向是<112 >，由此可知此種缺陷在與觀察面相交的<110 >方向上。這與條狀缺陷的取向是一致的。在拋光、侵蝕過程中，蝕斑列和大三角形蝕斑的出現、消失的規律不像條狀缺陷那樣簡單；有時蝕斑全部消失，有時數目增多，在幾個拋光蝕斑的基礎上產生兩個新的蝕斑列，沒有發現在交叉的<110 > 方向上出現這種位錯蝕斑列，一般都在大三角形蝕斑的兩側，分布在一側的較少。

單純位錯蝕斑列

這種情況是僅有位錯蝕斑列，沒有上述兩種情況中的長條形蝕斑和大三角形蝕斑。位錯蝕斑列也總是在<110 > 方向上，並且蝕斑列的中間部分經常是沒有蝕斑。當再拋光、侵蝕時，蝕斑數有增減。再拋光、侵蝕以後，拋光蝕斑中出現新的蝕斑，但有些蝕斑消失了，新蝕斑的尖端指向蝕斑列的中心，這表明位錯線不是平行於觀察面的。