东南大学 固体物理课件2.ppt

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1、固体物理基础东南大学电子科学与工程学院第二章晶体中的电子状态第二章晶体中的电子状态§2.1晶体结构§2.3周期势场和布洛赫定理§2.5准自由电子近似模型§2.2晶体中电子状态的定性分析§2.6紧束缚近似模型§2.7电子的准经典运动§2.8导体、半导体和绝缘体的能带模型§2.4金属自由电子模型基矢格矢/原胞/晶胞第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构第二章晶体中的电子状态§2.1晶体结构晶体的个性与共性/晶体的分类带轴晶带/晶格基元与晶体结构晶面与密勒指数/晶向与晶向指数几种晶体结构倒格子/布里渊区第二章晶体中的电子

2、状态：§2.1晶体结构：晶体的个性与共性/晶体的分类晶体的个性：由组成元素及其结构决定。晶体的共性：长程有序各向异性固体的熔点解理性自限性晶体的分类：单晶：多晶：由许多小单晶(晶粒)组成。晶体的个性与共性/晶体的分类第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：带轴晶带/晶格基元与晶体结构晶带：如果有一些晶面的交线(晶棱)互相平行，则这些晶面称为一个晶带。带轴晶带/晶格基元与晶体结构晶轴：晶面的交线称为晶棱，晶棱的方向称为带轴，重要的带轴通常称为晶轴。第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：带轴晶带/晶格基元与晶体结构

3、基元晶体结构＝空间点阵(晶格)＋基元晶格简单晶格每个原子周围的情况完全相同！每个原子周围的情况不完全相同！晶格复式晶格每个格点周围的情况完全相同！格点第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：带轴晶带/晶格基元与晶体结构简单晶格：复式晶格：每个原子周围的情况完全相同！每个原子周围的情况不完全相同！(元素情况、位置情况)每个基元含有两个或多个原子。每个基元只含一个原子。第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：基矢格矢/原胞/晶胞二维三维a1、a2、a3－基本矢量(基矢)R——格点的位置矢量(格矢)基矢格矢/原胞/晶胞

4、第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：基矢格矢/原胞/晶胞原胞的定义：只含一个格点、体积最小的重复(周期)单元。原胞的选取：以一格点为顶点，2基矢为边长的平行四边形。以一格点为顶点，3基矢为边长的平行六面体。第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：基矢格矢/原胞/晶胞判断：原胞是体积最小的重复(周期)单元。原胞的选取非唯一，但体积都相同。格点在原胞的顶点。原胞的特点：每个原胞只含一个格点。第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：基矢格矢/原胞/晶胞维格纳－赛兹(Wigner-Seitz)原胞：以某一个格点为中

5、心，做出该点与最近邻和次近邻等各点连线的垂直平分面，由这些面所围成的最小封闭区域。原胞是体积最小的重复(周期)单元。原胞的选取唯一，体积与以前相同。格点在原胞的中心；原胞对称性高。原胞的特点：每个原胞只含一个格点。第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：基矢格矢/原胞/晶胞晶胞(结晶学单胞)：结晶学上所取的对称性比较高的、体积较大的重复单元(周期单元)。晶胞可以是体积较大的重复单元。晶胞的选取不唯一，但通常约定俗成。格点可以在顶点、面心、体心。晶胞的特点：每个晶胞可以含有多个格点。第二章晶体中的电子状态：§2.1晶

6、体结构：几种常见的晶体结构简单立方体心立方面心立方六方密堆几种最基本的晶体结构：致密度：晶体中原子体积与晶体总体积之比。配位数：晶体中与一个原子最近邻的原子数。几种常见的晶体结构：CsCl结构NaCl结构金刚石结构与闪锌矿结构钙钛矿结构几种晶体结构第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构简单立方：特点：晶胞＝原胞。晶胞中的格点数：原胞体积：配位数：最近邻原子间距：1a致密度：6；0.52第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构简单立方格子的原胞和Wigner-Seitz原胞：第

7、二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构体心立方：晶胞中的格点数：原胞体积：最近邻原子间距：2配位数：致密度：8；0.68特点：第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构体心立方格子的原胞和Wigner-Seitz原胞：例如：Li、Na、K、Rb、Cs、Fe第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构密堆结构：体心立方：密堆结构：第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构BBBBBBBCCCCCCC第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见

8、的晶体结构排列：ABCABC面心立方结构第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构BBBBBBBCCCCCCC第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构排列：ABAB六方密堆结构第二章晶体中的电子状态：§2.1晶体结构：几种常见的晶体结构面心立方：晶胞中的格点数：原胞体积：最近邻原子间距：配位数：致密度：12