晶格的周期性ppt课件.ppt

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1、§1-2晶格的周期性1晶格周期性的描述——原胞和基矢晶格共同特点——周期性，可以用原胞和基矢来描述原胞——晶格中最小重复单元原胞——一个晶格中最小重复单元基矢——原胞的边矢量——三维晶格的重复单元是平行六面体——重复单元的边长矢量单胞(晶胞）——为了反映晶格的对称性常取最小重复单元的几倍作为重复单元单胞的边在晶轴方向，边长等于该方向上的一个周期单胞的基矢——单胞三个边的矢量单胞基矢一些情况下——单胞就是原胞一些情况下——单胞不是原胞简单立方—单胞是原胞面心立方—单胞不是原胞面心立方晶格原胞基矢原胞的体积单胞基矢单胞的体积1)简单立方晶格——原胞为简单立方晶格的立方单元基矢原胞体积——原胞中

2、只包含一个原子2简单晶格——由完全等价的一种原子构成的晶格2)面心立方晶格立方体的顶点到三个近邻的面心引三个基矢——原胞中只包含一个原子基矢原胞体积3)体心立方晶格由立方体的中心到三个顶点引三个基矢——原胞中只包含一个原子基矢原胞体积3复式晶格——复式格子包含两种或两种以上的等价原子1)不同原子或离子构成的晶体NaCl、CsCl、ZnS等2)相同原子但几何位置不等价的原子构成的晶体金刚石结构的C、Si、Ge六角密排结构Be、Mg、Zn3)复式格子的特点：不同等价原子各自构成相同的简单晶格复式格子由它们的子晶格相套而成NaCl晶格——Na+和Cl－各有一个相同的面心立方晶格——CsCl结构是

3、由两个简立方的子晶格彼此沿立方体空间对角线位移1／2的长度套构而成CsCl的复式晶格立方系的ZnS——S和Zn分别组成面心立方结构的子晶格沿空间对角线位移1／4的长度套构而成ZnS的复式晶格钛酸钡（BaTiO3）的复式晶格BaTiO3的晶格——Ba、Ti、OI、OII、OIII5个相同的简立方结构子晶格套构而成4）复式格子的原胞——相应简单晶格的原胞一个原胞中包含各种等价原子各一个钛酸钡原胞——简单立方——5个原子3个不等价的O原子1个Ba原子1个Ti原子六角密排晶格的原胞基矢选取——一个原胞中包含A层和B层原子各一个——共两个原子4晶格周期性的描述——布拉伐格子简单晶格，任一原子A的位矢

4、复式晶格：任一原子A的位矢原胞中各种等价原子之间的相对位移——金刚石晶格对角线位移——碳1位置——碳2位置可以用表示一个空间格子——一组l1，l2，l3的取值可以囊括所有的格点——布拉伐格子由确定的空间格子——晶体可以看作是在布拉伐格子(Lattice)的每一个格点上放上一组原子(Basis基元)构成的晶体结构＝基元＋空间点阵简单晶格——基元是一个原子复式晶格——基元是一个以上原子补充例题001试做出简单立方晶格、面心立方晶格和体心立方晶格的维格纳—塞茨原胞(Wingner-Seitz)维格纳—塞茨原胞——由某一个格点为中心做出最近各点和次近各点连线的中垂面——这些包围的空间为维格纳—塞

5、茨原胞——简单立方——维格纳—塞茨原胞原点和6个近邻格点连线的垂直平分面围成的立方体——面心立方晶格——维格纳—塞茨原胞为原点和12个近邻格点连线的垂直平分面围成的正十二面体——体心立方——维格纳—塞茨原胞为原点和8个近邻格点连线的垂直平分面围成的正八面体，和沿立方轴的6个次近邻格点连线的垂直平分面割去八面体的六个角，形成的14面体——八个面是正六边形，六个面是正四边形超晶胞(supercell)结构超晶胞是对原胞的扩展，比如3x3，2x2等超晶胞一般用于研究缺陷，比如空位浓度，或者掺杂原子等。1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他们设想如果用两种晶格匹配很好的半导

6、体材料交替地生长周期性结构，每层材料的厚度在100nm以下，如图所示，则电子沿生长方向的运动将会产生振荡，可用于制造微波器件．他们的这个设想两年以后在一种分子束外延设备上得以实现。一个双超晶格超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。超晶格又分以下几种1.组分超晶格：在超晶格结构中，如果超晶格的重复单元是由不同半导体材料的薄膜堆垛而成的叫做组分超晶格2.掺杂超晶格：在同一种半导体中，用交替地改变掺杂类型的方法做成的新型人造周期性半导体结构的材料掺杂超晶格的优点：任何一种半导体材料只要很好控制掺杂类型都可以做成

7、超晶格；多层结构的完整性非常好，由于掺杂量一般比较小，杂质引起的晶格畸变也较小，掺杂超晶格中没有像组分超晶格那样明显的异质界面；掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到位调制的基体材料能量隙之间的任何值，取决于各分层厚度和掺杂浓度的选择。3.多维超晶格4.应变超晶格……