英语翻译：

【电】 interstitial impurity

分词翻译：

格隙的英语翻译：

【电】 interstice

杂质的英语翻译：

impurity
【化】 impurities; impurity
【医】 impurity

专业解析

在半导体物理学和材料科学领域，"格隙杂质"（Interstitial Impurity）指嵌入晶体原子间隙位置的杂质原子，与占据晶格原子位置的"替代式杂质"（Substitutional Impurity）形成对比。以下是其详细解释：

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一、核心定义与中英对照

1. 术语构成

   • 格隙：即"晶格间隙"（Crystal Lattice Interstice），指晶体中原子之间的空隙位置。
   • 杂质：指非基质材料的原子或缺陷（Impurity）。
   • 英文对应：Interstitial Impurity（或 Interstitial Defect）。

2. 作用机理

   格隙杂质原子通过占据晶格间隙，导致局部晶格畸变（Lattice Distortion），影响材料的电学、力学性质。例如：

   • 在硅（Si）晶体中，氧原子常作为间隙杂质存在，形成氧施主中心，改变硅的电阻率 。
   • 在钢铁中，碳原子以间隙形式存在，可提高材料硬度 。

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二、与替代式杂质的区别

特征	格隙杂质	替代式杂质
占据位置	原子间隙	取代晶格原子位置
原子尺寸要求	通常原子半径较小（如 C、H、O）	原子半径接近基质原子（如 P、As）
对晶格影响	引起显著晶格畸变	畸变较小
典型案例	碳在铁中（Fe-C合金）	磷在硅中（n型掺杂）

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三、对材料性能的影响

1. 电学性质

   • 在半导体中，间隙杂质可能成为载流子散射中心，降低电子迁移率（如硅中的铜间隙原子）。
   • 部分间隙原子（如锂在硅中）可提供载流子，改变导电类型 。

2. 机械性质

   • 金属材料中，间隙杂质（如钢中的碳、氮）通过固溶强化提升硬度和强度，但可能降低延展性 。

3. 扩散行为

   间隙杂质扩散能垒较低，扩散速率通常高于替代式杂质（扩散系数公式）：

   $$ D = D_0 expleft(-frac{E_a}{kT}right) $$

   其中 $E_a$（激活能）较小 。

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四、实际应用与检测

1. 半导体工艺控制

   硅晶圆制造需严格控制间隙金属杂质（如 Fe、Cu），因其会形成复合中心，降低器件寿命 。

2. 表征技术

   • 透射电子显微镜（TEM）：直接观察间隙原子位置 。
   • 正电子湮没谱（PAS）：检测材料中的间隙缺陷密度 。

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权威参考文献

1. 《半导体物理学》（谢希德）

   定义间隙杂质对载流子浓度的影响机制 。

2. IUPAC《材料化学术语》

   规范杂质分类标准（链接）。

3. 《材料科学进展》期刊

   金属中间隙原子的扩散模型研究 。

4. IMEC（欧洲微电子中心）技术报告

   半导体中杂质控制的工业标准（链接）。

（注：部分文献链接因平台限制未展示，可检索标题获取原文）

网络扩展解释

根据搜索信息，“格隙杂质”可能为“间隙杂质”的误写或组合词。以下分两部分解释：

一、间隙（格隙） 指物质内部存在的微小空间或结构间隔。在材料科学中，间隙特指晶体结构中未被原子占据的空位，例如金属晶格中的原子间隙位置。这种空隙可能被其他元素占据形成间隙杂质。

二、杂质 指物质中夹杂的非主体成分，形态包括固体颗粒、气体或液体，常见分类如下：

1. 化学定义：化学反应中无法参与反应的残留物，如药物中的无效成分；
2. 材料学定义：如碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)等元素进入金属晶格间隙，显著改变材料强度、耐腐蚀性等性能；
3. 日常定义：液体中超过0.03%的异物即视为杂质。

三、间隙杂质的作用 通过占据晶格间隙改变材料特性，例如：

• 氢元素可能导致金属氢脆；
• 氮元素可提高不锈钢硬度。

注：若需更专业的材料学分析，建议查阅《稀有金属》等期刊文献。

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