物理上的"晶体"和"非晶体"有什么区别和定义?

物理上的"晶体"和"非晶体"有什么区别和定义?,第1张

一、定义不同

1、晶体

分子整齐规则排列的固体叫做晶体。

2、非晶体

分子杂乱无章排列的固体叫做非晶体。非晶体在熔化吸热时,温度不断地升高。

二、常见类型不同

1、晶体

海波、冰、石英、水晶、金刚石、食盐、明矾、金属都是晶体。

2、非晶体

松香、玻璃、石蜡、沥青都是非晶体。

三、特性不同

1、晶体

(1)自然凝结的、不受外界干扰而形成的晶体拥有整齐规则的几何外形,即晶体的自范性。

(2)晶体拥有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变。

(3)单晶体有各向异性的特点。

(4)晶体可以使X光发生有规律的衍射。

宏观上能否产生X光衍射现象,是实验上判定某物质是不是晶体的主要方法。

(5)晶体相对应的晶面角相等,称为晶面角守恒。

2、非晶体

非晶体又称无定形体内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体称为非晶体。 如玻璃、沥青、松香、塑料、石蜡、橡胶等。非晶态固体包括非晶态电介质、非晶态半导体、非晶态金属。它们有特殊的物理、化学性质。

例如金属玻璃(非晶态金属)比一般(晶态)金属的强度高、d性好、硬度和韧性高、抗腐蚀性好、导磁性强、电阻率高等。这使非晶态固体有多方面的应用。它是一个正在发展中的新的研究领域,得到迅速的发展。

参考资料来源:百度百科-非晶体

参考资料来源:百度百科-晶体

晶体是由大量微观物质单位(原子、离子、分子等)按一定规则有序排列的结构,因此可以从结构单位的大小来研究判断排列规则和晶体形态。

非晶体是指结构无序或者近程有序而长程无序的物质,组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体,它没有一定规则的外形。

物理性质在各个方向上是相同的,叫“各向同性”,没有固定的熔点,所以有人把非晶体叫做“过冷液体”或“流动性很小的液体”。玻璃体是典型的非晶体,所以非晶态又称为玻璃态。重要的玻璃体物质有:氧化物玻璃、金属玻璃、非晶半导体和高分子化合物。

晶体与非晶体区别:

本质区别:晶体有自范性,非晶体无自范性。

物理性质:

晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体,具有长程有序,并成周期性重复排列。

非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体,具有近程有序,但不具有长程有序。外形为无规则形状的固体。

晶体有各向异性,非晶体多数是各向同性。晶体有固定的熔点,非晶体无固定的熔点,它的熔化过程中温度随加热不断升高。

(1)元素半导体。元素半导体是指单一元素构成的半导体,其中对硅、硒的研究比较早。它是由相同元素组成的具有半导体特性的固体材料,容易受到微量杂质和外界条件的影响而发生变化。目前, 只有硅、锗性能好,运用的比较广,硒在电子照明和光电领域中应用。硅在半导体工业中运用的多,这主要受到二氧化硅的影响,能够在器件制作上形成掩膜,能够提高半导体器件的稳定性,利于自动化工业生产。[2]

(2)无机合成物半导体。无机合成物主要是通过单一元素构成半导体材料,当然也有多种元素构成的半导体材料,主要的半导体性质有I族与V、VI、VII族;II族与IV、V、VI、VII族;III族与V、VI族;IV族与IV、VI族V族与VI族;VI族与VI族的结合化合物,但受到元素的特性和制作方式的影响,不是所有的化合物都能够符合半导体材料的要求。这一半导体主要运用到高速器件中,InP制造的晶体管的速度比其他材料都高,主要运用到光电集成电路、抗核辐射器件中。 对于导电率高的材料,主要用于LED等方面。[2]

(3)有机合成物半导体。有机化合物是指含分子中含有碳键的化合物,把有机化合物和碳键垂直,叠加的方式能够形成导带,通过化学的添加,能够让其进入到能带,这样可以发生电导率,从而形成有机化合物半导体。这一半导体和以往的半导体相比,具有成本低、溶解性好、材料轻加工容易的特点。可以通过控制分子的方式来控制导电性能,应用的范围比较广,主要用于有机薄膜、有机照明等方面。[2]

(4)非晶态半导体。它又被叫做无定形半导体或玻璃半导体,属于半导电性的一类材料。非晶半导体和其他非晶材料一样,都是短程有序、长程无序结构。它主要是通过改变原子相对位置,改变原有的周期性排列,形成非晶硅。晶态和非晶态主要区别于原子排列是否具有长程序。非晶态半导体的性能控制难,随着技术的发明,非晶态半导体开始使用。这一制作工序简单,主要用于工程类,在光吸收方面有很好的效果,主要运用到太阳能电池和液晶显示屏中。[2]

(5)本征半导体:不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带,受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动。[5] 它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子-空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。[6]


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