安德森断层应力模型

安德森(E.M.Anderson，1951)等学者分析了形成断层的应力状态。他认为因为地面与空气间无剪应力作用，所以形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于垂直地平面。以此为依据提出了形成正断层、逆(冲)断层和平移断层的三种应力状态(图6-12)。

图6-12 断层应力模型

(据E.M.Anderson，1951)

安德森模式为地质学家所接受，作为分析解释地表或近地表脆性断层的依据。现在一般认为，断层面是一个剪裂面，σ1与两剪裂面的锐角分角线一致，σ3与两剪裂面的钝角分角线一致。σ1所在盘向锐角角顶方向滑动，就是说断层两盘垂直于σ2方向滑动。

(一)正断层应力状态

形成正断层的应力状态是(图6-12A)：σ1直立，σ2和σ3水平，形成一对倾向相反的陡倾(倾角约60°)的正断层。两个断层面交线方向平行σ2，平行断层走向。形成正断层的应力状态和莫尔圆表明，引起正断层作用的有利条件是：最大主应力(σ1)在铅直方向上逐渐增大，或者是最小应力(σ3)在水平方向上减小(图6-13，图6-14)。因此，水平拉伸和铅直上隆是最适合发生正断层作用的应力状态。

(二)逆断层的应力状态

最大主应力轴(σ1)和中间主应力轴(σ2)是水平的，最小主应力轴(σ3)是直立的，σ2平行于断层面走向(6-12B)。根据逆冲断层的应力状态和莫尔圆，逆冲断层形成作用的可能情况是：最大主应力(σ1)在水平方向逐渐增大，或者是最小主应力(σ3)逐渐减小(图6-13，图6-14)。因此，水平挤压有利于逆冲断层的发育。

图6-13 正断层作用的应力状态莫尔圆

图6-14 逆断层作用的应力状态莫尔圆

(三)平移断层的应力状态

最大主应力轴(σ1)和最小主应力轴(σ3)是水平的，中间主应力轴(σ2)是直立的，断层面走向垂直于σ2，滑动方向也垂直于σ2，两盘顺断层走向滑动(图6-12C)。

非晶态半导体与晶态相比较，其中存在大量的缺陷。这些缺陷在禁带之中引入一系列局域能级，它们对非晶态半导体的电学和光学性质有着重要的影响。四面体键非晶态半导体和硫系玻璃，这两类非晶态半导体的缺陷有着显著的差别。

非晶硅中的缺陷主要是空位、微空洞。硅原子外层有四个价电子，正常情况应与近邻的四个硅原子形成四个共价键。存在有空位和微空洞使得有些硅原子周围四个近邻原子不足，而产生一些悬挂键，在中性悬挂键上有一个未成键的电子。悬挂键还有两种可能的带电状态：释放未成键的电子成为正电中心，这是施主态；接受第二个电子成为负电中心，这是受主态。它们对应的能级在禁带之中，分别称为施主和受主能级。因为受主态表示悬挂键上有两个电子占据的情况，两个电子间的库仑排斥作用，使得受主能级位置高于施主能级，称为正相关能。因此在一般情况下，悬挂键保持只有一个电子占据的中性状态，在实验中观察到悬挂键上未配对电子的自旋共振。1975年斯皮尔等人利用硅烷辉光放电的方法，首先实现非晶硅的掺杂效应，就是因为用这种办法制备的非晶硅中含有大量的氢，氢与悬挂键结合大大减少了缺陷态的数目。这些缺陷同时是有效的复合中心。为了提高非平衡载流子的寿命，也必须降低缺陷态密度。因此，控制非晶硅中的缺陷，成为目前材料制备中的关键问题之一。

硫系玻璃中缺陷的形式不是简单的悬挂键,而是换价对。最初,人们发现硫系玻璃与非晶硅不同，观察不到缺陷态上电子的自旋共振，针对这表面上的反常现象，莫脱等人根据安德森的负相关能的设想,提出了MDS模型。当缺陷态上占据两个电子时，会引起点阵的畸变，若由于畸变降低的能量超过电子间库仑排斥作用能，则表现出有负的相关能，这就意味着受主能级位于施主能级之下。用 D、D、D 分别代表缺陷上不占有、占有一个、占有两个电子的状态，负相关能意味着：

2D ─→ D+D

是放热的。因而缺陷主要以D、D形式存在，不存在未配对电子，所以没有电子的自旋共振。不少人对D、D、D缺陷的结构作了分析。以非晶态硒为例，硒有六个价电子，可以形成两个共价键，通常呈链状结构，另外有两个未成键的 p电子称为孤对电子。在链的端点处相当于有一个中性悬挂键，这个悬挂键很可能发生畸变，与邻近的孤对电子成键并放出一个电子（形成D），放出的电子与另一悬挂键结合成一对孤对电子(形成D)，如图5所示。因此又称这种D、D为换价对。由于库仑吸引作用，使得D、D通常是成对地紧密靠在一起，形成紧密换价对。硫系玻璃中成键方式只要有很小变化就可以形成一组紧密换价对,如图6所示，它只需很小的能量，有自增强效应，因而这种缺陷的浓度通常是很高的。利用换价对模型可以解释硫属非晶态半导体的光致发光光谱、光致电子自旋共振等一系列实验现象。

---