固体物理课件1.1-1.2密堆积

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1、第一章晶体的结构本章从晶体的微观结构入手，重点介绍原胞、晶胞、晶面、倒格子和对称性等基本概念，从而研究晶体的结构。§1.1晶体的基本性质组成晶体的原子的排列方式（晶体结构）决定了晶体的性质！§1.1晶体的基本性质性质1.长程有序：晶体中的分子(原子)在较大范围内(至少微米量级)按一定方式的有序排列.特点：晶面有规则、对称地配置.§1.1晶体的基本性质性质2.自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性.特点：相应晶面的面积相等。图不同生长条件下NaCl晶体§1.1晶体的基本性质晶面夹角守恒定律:同一品种的晶体，对应的两

2、晶面间夹角恒定不变.石英晶体的mm两面夹角为60度，mR两面夹角为38度13分，mr两面夹角为38度13分。§1.1晶体的基本性质性质3.晶体的各向异性晶体的各项异性是晶体的平移对称性在晶体物理性质上的反映，是晶体区别于非晶体的主要性质！光学性质和热学性质！§1.1晶体的基本性质晶体的各向异性光学特性：晶体折射率的各向异性。解理面：晶体易于沿某些特定方向的晶面发生劈裂，解理面是能量相对较低的稳定面物理常数的各项异性：弹性常数、压电常数、介电常数、电导率等，采用张量表示§1.1晶体的基本性质晶体的宏观特性：长程有序、各向异

3、性、自限性、晶面夹角守恒、解理面、对称性、固定的熔点等晶体为什么会有这些宏观特性呢？晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的。即晶体的宏观特性是微观特性的反应。两个世纪以前，人们认为晶体是由实心的基石堆砌而成的，它形象地直观地描述了晶体内部的规则排列。直到现在人们仍沿用这种堆积方式来形象地描述晶体的简单晶格结构。a§1.2密堆积堆积：松散的堆积和密堆积。基本思想：晶体是由半径相同的小球堆积而成！两个基本概念：配位数：一个刚性原子球最紧邻的刚性原子球的数目。致密度：在结构单元（晶胞）中刚性原子球所占的体积比。§1.2密

4、堆积（立方晶系）堆积：松散堆积和密堆积松散堆积：简单立方堆积体心立方堆积密集堆积：面心立方堆积和六角堆积二维堆积一维二维正方松散堆积二维密排堆积1简单立方堆积原子球在一个平面内呈正方排列平面的原子层叠加起的简单立方排列配位数：简立方结构单元2.体心立方堆积配位数=？体心立方结构单元2.体心立方堆积体心立方晶格结构的金属：Li、Na、K、Rb、Cs、Fe等体心立方晶格中，A层中原子球的距离等于A－A层之间的距离，A层原子球的间隙——3.密堆积一维：二维正方堆积二维密排堆积3.密堆积原子球排列：原子球排列：ABCABCABC

5、……ABABAB……面心密排堆积和六角密排堆积3.1六角密堆原子球排列：ABABAB…Be（铍）、Mg、Zn、Cd（镉）3.1六角密堆六角密排结构单元3.2面心立方密堆3.2面心立方密堆1蓝6红6黄1蓝（1661）3.2面心立方密堆3.2面心立方密堆致密度=21/2π/6=0.74配位数=？3.2面心立方密堆金刚石结构小结晶体的共性：长程有序、自限性和各向异性配位数：用来表征原子排列的紧密程度。密堆积：在六角和立方两种密积中晶体的配位数是12，是晶体结构中的最大的配位数。小结简立方体心立方面心立方六角密排简立方致密度致密

6、度：一个晶胞中刚性原子球占据的体积与晶胞体积的比值。43r:原子球半径r3致密度::nV晶胞体积（立方体的体积）Vn:一个晶胞内含有的原子球的个数a434343rrr333n10.52433Va(2r)6体心立方致密度43r:原子球半径r3致密度::nV晶胞体积（立方体的体积）Vn:一个晶胞内含有的原子球的个数223a(4r)3a2r4343rr334r321333Va20.68V8