固体物理学教案1.ppt

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1、第一章晶体结构1.1晶体的周期结构点阵和基元原胞的基矢晶胞维格纳-赛茨原胞1.1晶体的周期结构晶体：内部组成粒子（原子、离子或原子团）在微观上作有规则的周期性重复排列构成的固体。非晶体：组成固体的粒子在空间的排列只有短程序，但无长程周期性准晶：有长程的取向序，沿取向序的对称轴方向有准周期性，但无长程周期性规则网络无规网络Al65Co25Cu10合金准晶点阵和基元空间点阵：晶体结构中的等同点在三维空间的集合。如：二维点阵等同点：化学、物理性质及几何环境完全相同的点。基元：晶体结构的基本单元。晶格：描述晶体几何结构的空间网格。格点：晶格中直线的交点，即空间点

2、阵中的等同点，又称为阵点或结点。晶体结构=点阵+基元2.原胞和基矢原胞：晶体结构中只考虑周期性时体积最小的重复单元。基矢：晶格中任意方向上的最小重复矢量，其长度为该方向的排列周期，即相邻格点间的距离。原胞是以基矢为边构成的平行六面体。基矢的选取是任意的，故原胞形状不唯一，但给定晶格原胞的体积是一定的。基矢选取的任意性Rl0a1a2基矢：格矢：原胞体积：每个原胞包含且只含一个格点，原胞体积即晶格中一个格点平均所占有的体积。基矢和原胞可完全地描述晶格的周期性特征。晶胞：不仅考虑晶格的周期性，同时反映其对称性时所选取的最小重复单元。晶胞的基矢称为轴矢，即晶体坐

3、标系中坐标轴方向的单位矢量：晶格常数：晶胞体积：0格矢：(l,m,n为任意整数)晶胞选取：尽可能多的直角，尽可能少的格点数。格点分布及晶胞中格点数目：简单格子（角顶）：8×1/8=1，体心格子（角顶+平行六面体中心）：8×1/8+1=2，底心（角顶+一对面的中心）：8×1/8+2×1/2=2,面心（角顶+每个面的中心）：8×1/8+6×1/2=44.Wigner-Seitz原胞（对称性原胞）体心立方的基矢和Wigner－Seitz原胞面心立方基矢、原胞和Wigner－Seitz原胞1.2十四种布拉维格子和七大晶系布拉维点阵的晶胞类型七大晶系1.布拉

4、维点阵的晶胞类型布拉维格子：由全同原子组成的晶格（单式格子，每个原胞中只有一个原子）。纯金属多为单式格子。Cu,Ag,Au,Fe,Na,Al复式格子：由两种或两种以上原子组成的晶格，由多个单式格子平移套构而成，各种原子组成的晶格称为子晶格。各种化合物，某些单质（金刚石、Si、Ge等）。按晶格对称性及格点在晶胞中的排列位置：P：简单Bravais格子C：底心Bravais格子I：体心Bravais格子F：面心Bravais格子R:三方Bravais格子H:六方Bravais格子按对称性晶格的种类只有十四种类型——十四种布拉维格子。OrthorhombicP

5、CIFTriclinicPMonoclinicPCPIFCubicHexagonalHTetragonalPIRhombohedralR2.晶系：按晶格对称性可将十四种Bravais划分为七大晶系三斜晶系Triclinic：a≠b≠c,α≠β≠γ单斜晶系Monoclinic：a≠b≠c,α=γ=90°≠β正交晶系（斜方）Orthorhombic：a≠b≠c,α=β=γ=90°四方晶系Tetragonal：a=b≠c,α=β=γ=90°立方晶系Cubic：a=b=c,α=β=γ=90°菱方晶系Rhombohedral：a=b=c,α=β=γ≠60º，90º

6、，120º和109º28′六方晶系Hexagonal：a=b≠c,α=β=90°,γ=120°1.3典型的晶体结构面心立方及有关的复式格子面心立方，氯化钠型结构，金刚石结构，闪锌矿型结构体心立方及氯化铯结构密集型结构六角密集结构，立方密集结构返回1.3典型晶体结构原胞基矢：格点坐标：1.面心立方结构(fcc)02.NaCl结构NaCl结构可视为由Cl-和Na+组成的两套fcc套而形成，每个晶胞中有8个离子：4个Cl-和Na+，其平移关系为：3.金刚石结构00000金刚石结构是由同种原子组成的复式格子，位于立方体顶角及面心的原子与位于立方体内部的四个原子的

7、周围环境不同，应视为非全同原子。金刚石结构也可视为两套fcc套构而成，每个晶胞内包含8个原子（全部为C原子）其平称关系为：4.半导体Si、Ge的结构常见的元素半导体Si、Ge均具有金刚石结构5.石墨其及结构6.C60的结构及C纳米管7.闪锌矿闪锌矿结构类似于金刚石结构，子晶格的套构关系完全相同，只是两套面心立方由不同原子构成。8.钙钛矿结构钙钛矿中的氧八面体钙钛矿中的角顶、体心和三对面心上的原子互不等价，因而是由五套简立方套构而成。9.体心立方结构(bcc)原胞基矢：格点坐标：010.CsCl结构CsCl结构中位于立方体顶角和体心位置上的原子互不等价，

8、可视为两套简立方套构而成。11.六角密堆积结构12.立方密堆积结构ABCABC…