（1）晶体的微观特征：严格的周期性。
完整晶体：内在结构完全规则的固体是理想晶体，又称完整晶体。一般可以认为理想晶体只能在绝对零度下才存在。
实际晶体：原子或多或少地偏离了严格的周期性。
（2）缺陷：晶体中任何对理想的完整周期性结构的偏离就是晶体的缺陷。
（3）缺陷的作用：缺陷的存在对晶体性能影响极大，如钢铁易从缺陷处断裂，晶体管易从缺陷处击穿；另外，在晶体中掺入微量杂质（人为制造缺陷），可改变晶体的性质。
（4）晶体的缺陷一般分为：结构缺陷和化学缺陷。前者指没有杂质的具有理想的化学配比的晶体中的缺陷，如弗仑克尔缺陷、位错等；后者指由于掺入杂质或同位素，或者化学配比偏离理想情况的化合物晶体中的缺陷，如杂质、色心等。
（5）按几何特征（尺度、维数）分析，晶体的缺陷包括：点缺陷、线缺陷、面缺陷及体缺陷。
其中，点缺陷包括热缺陷（弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷）、杂质原子、色心，还有反位缺陷、极化子、有序合金中的错位、缺陷团等其他形式；线缺陷包括刃位错、螺位错和混合位错；面缺陷包括堆垛层错、晶界；体缺陷包括尺度较大的包裹体、气孔、裂纹、空洞和夹杂物等。
（6）点缺陷：在一个或几个原子的微观区域内（尺度在一个或几个晶格常数范围内）偏离理想结构所形成的缺陷。如空位、填隙原子、杂质原子等。
1）空位、填隙原子的形成原因：这些空位、填隙原子的形成与温度有直接的关系，或者说与原子的热振动有关，因此称它们为热缺陷。主要有以下两类：
a.弗仑克尔缺陷：当晶格中的原子由于热振动能量的起伏（简称热涨落）而脱离格点后，移到间隙位置形成填隙原子，同时在原来的格点位置处产生一个空位，即填隙原子和空位成对出现，该热缺陷称为弗仑克尔（Frenkel）缺陷。
b.肖特基缺陷：当晶体中的原子由于热涨落脱离格点位置后不在晶体内部形成填隙原子，而是占据晶体表面的一个正常位置，并在原来的格点位置产生一个空位，这种缺陷称为肖特基（Shottky）缺陷。
上述两种热缺陷如图5-1所示。
图5-1 热缺陷
由于原子热运动的随机性和热涨落，缺陷消失的过程——缺陷复合也会进行。弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷的特点：①对于同一种缺陷，空位和填隙原子、空位和表面新增原子总是成对出现、成对复合；②在一定温度下，缺陷的产生和复合过程达到平衡，缺陷将保持一定的浓度。
注：构成填隙原子的缺陷时，必须使原子挤入晶格的间隙位置，所需的能量要比单纯造成空位的能量大，所以对于大多数的情形，特别是在温度不太高时，肖特基缺陷存在的可能性大于弗仑克尔缺陷，即前者比后者更易于形成。
事实上，热缺陷还有一种形式——填隙原子：由于热涨落，晶体表面上的个别原子可能获得足够的能量而进入晶体内部的格点间隙位置形成缺陷。不难发现，填隙原子并不是完全独立于弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷的一种典型的热缺陷形式。因此在实际研究中，只需考虑前两种缺陷即可。
2）杂质原子包括替位式杂质和填隙式杂质。
a.组成晶体的主体原子称为基质原子。在材料制备中，有控制地在晶体中引入杂质（异种原子或同位素）并取代基质原子而占据格点位置，则称为替位式杂质（或置换式杂质）。在半导体行业中，替位式杂质的掺入是制备n型和p 型半导体的重要途径。
b.当外来的杂质原子比晶体本身的原子半径小时，这些比较小的外来原子很可能占据间隙位置，称它们为填隙式杂质。如碳原子进入面心立方结构的铁晶格填隙位置形成奥氏体钢，就是典型的填隙型杂质缺陷。
注：替位式杂质和填隙式杂质都可能引起晶格畸变（局部膨胀或收缩）。
3）色心：透明晶体中的点缺陷或其复合物（一般是正负离子空位）借助其有效电荷捕获电子或者空穴而形成的一类缺陷，由于缺陷中电子或空穴的激发一般会引起晶体可见光谱区的光吸收，使晶体着色，因此称为色心。色心按捕获的带电粒子类型分为电子型色心和空穴型色心。色心本质上是电子或空穴的束缚态缺陷。
a.F心的形成：把碱卤晶体在碱金属蒸气中加热，然后使之骤冷到室温（下面简称这一过程为增色过程），原来透明的晶体就出现了颜色。例如，NaCl呈现淡黄色，KCl呈紫色，LiCl呈粉红色。研究这些晶体的吸收光谱，发现在可见光范围各有一个钟罩形的吸收带，称为F带。把产生这个带的吸收中心叫作F 心（F 心是德语 “Farbe Zertrum”的缩写，原意是色心）。
德·玻尔F心模型：在增色过程中，碱金属原子扩散进入晶体占据正常的一价正离子格点位置，并多余一个电子，同时碱金属原子的进入又破坏了原来的成分比例，使晶格中出现了负离子空位。负离子空位是一种带正电的缺陷，它将吸引多余的电子以保持电中性。这种由带正电的负离子空位与电子所组成的复合体系称为F心，如图5-2所示。
图5-2 F心与V 心(www.xing528.com)
图5-3 常见的几种F心模型
随着人们对F心研究的深入，其他几种F 心形式也被发现。如F′心（由一个二价负离子空位捕获2个电子形成）、FA心（异种离子替换基质正离子后形成的负离子空位捕获一个电子而形成的变形F 心）、F2心（由 〈100〉晶向族上两个相邻F 心组成，又称M心）、F3心（由｛111｝晶面族上三个最近邻F 心组成，又称R 心）。几种F 心在同一模型中如图5-3所示。
b.V心的形成：把碱卤晶体在卤素蒸气中加热，然后使之骤冷到室温，同样会使透明晶体着色，研究其吸收光谱，会发现晶体在紫外区域出现V 吸收带，这个吸收带的中心称为V心。
V心物理模型：在增色过程中，过剩的卤素原子进入晶体以一价负离子的形式占据正常格点位置，并缺少了一个电子，同时卤素原子的进入又破坏了原来的成分比例，使晶格中出现了正离子空位。正离子空位是一种带负电的缺陷，它将吸引多余的空穴以保持电中性。这种由带负电的正离子空位与空穴所组成的复合体系称为V 心，如图5-2所示。对于V 心的认识还在不断发展当中。
另外四种点缺陷形式在此仅作简介，更多类型的点缺陷就不赘述了。
4）反位缺陷：在化合物晶体（如Ga As）中，若在某种条件下其中一种原子脱离了原先自己的平衡位置而占据另一种原子的格点位置，则称为反位缺陷。
5）有序合金（如AB型合金）中的错位可以视为金属晶体中的反位缺陷。
6）极化子：当一个电子被引入完整的离子晶体中时，原先晶体的周期性势场会发生局部畸变，即正离子被吸引而内移、负离子被排斥而外移。这种位移极化作用阻止该电子的逃逸，产生“自陷”作用。这种“电子+晶格极化畸变”可以视作准粒子，被称为极化子。它是固体元激发理论中的基本模型。
7）缺陷团：不同缺陷之间存在复杂的相互作用。例如，电性相反的空位倾向于相互吸引；填隙原子可与空位复合，等等。这种相互作用会导致缺陷聚集而形成缺陷团。空位团和填隙原子团可与位错相互作用。
（7）线缺陷：当晶格周期性的破坏发生在晶体内部某一条线附近的原子时，称为线缺陷（维度为一维），位错是最重要的一种线缺陷。
位错产生的原因：由于应力超过弹性限度而使晶体的一部分相对于其相邻部分发生了相对位移的范性形变（永久的不可恢复的形变，也称塑性形变）。从晶体内部看，它就是晶体的一部分相对于另一部分发生滑移，以致在滑移区的分界线上出现线状缺陷。
线缺陷包括刃位错、螺位错和混合位错。刃位错的位错线与滑移方向垂直，对晶体的范性和强度有较大的影响；而螺位错的位错线与滑移方向平行，可以明显提高晶体的生长速度，是凝固的生长点。晶体中大多数位错不是单纯的刃位错或螺位错，而是两种位错的组合，称为混合位错。两种基本位错如图5-4所示。
图5-4 两种基本位错
上图中的b被称为柏氏矢量，用以反映由位错引起的晶体点阵畸变的累积大小以及方向。某一位错的类型可以由位错线和柏氏矢量的相对方向决定。
（8）面缺陷：当晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一个面的近邻，这种缺陷为面缺陷（维度为二维）。最常见的面缺陷有晶粒间界（晶界）、堆垛层错和孪晶界，还有相界、外表面等。这里着重介绍前三种。
1）晶粒间界：大多数固体材料是由取向不同的晶粒结成的多晶体。这些晶粒之间的交界称为晶粒间界，简称晶界。晶粒间界内原子的排列是无规则且比较疏松的，因此原子比较容易沿晶粒间界扩散，杂质原子容易在晶粒间界聚集。
在多晶材料中，相邻晶粒间各种角度的取向都可能存在，当取向差异较小（晶界角＜10，一些教材取15）时，称之为小角度晶界；反之称为大角度晶界。事实上即使在单晶中也可以形成小角度晶界。
柏格斯指出，一系列相互平行排列的刃位错可以形成简单的小角度晶界，也称倾斜晶界；而当晶界角与晶界方向平行时，会产生扭转晶界，可以用螺位错进行描述。大角度晶界较复杂，很难精确描述。
2）堆垛层错：由于密排晶体中晶面的堆积顺序发生错乱而引入的面缺陷。主要有抽出型层错和插入型层错两种类型。面心立方密堆积沿密排面（111）的正常堆垛次序、抽出型层错、插入型层错如图5-5所示。
图5-5 常见面缺陷
3）孪晶界：孪晶界是一种特殊的晶界，在其两侧的晶格呈镜像对称。孪晶界间的区域称为孪晶。孪晶是在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（称为孪生面）和晶向（称为孪生方向）相对于另一部分晶体作均匀的切变时所产生的变形。
（9）体缺陷：实际晶体生长过程中尺寸更大的近宏观缺陷，包括气孔、裂纹、空洞和夹杂物，等等。在体缺陷中，比较重要的是包裹体。包裹体是在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颗粒，也可能是在晶体生长过程中混入的其他杂质颗粒。体缺陷严重影响晶体的性能。
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