固体物理第一章晶体结构.ppt

《固体物理第一章晶体结构.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1第一章晶体结构美丽的晶体2§1.1一些晶格的实例晶格——晶体中原子排列的具体形式。1.元素晶体一维二维二维密排堆积二维正方堆积3三维a.简单立方晶格（simplecubic,sc）原子球在一个平面内呈现为正方排列平面的原子层叠加起来得到简单立方格子用圆点表示原子的位置得到简单立方晶格结构简单立方晶格的典型单元配位数:一个原子的周围最近邻的原子数配位数：64b.体心立方晶格（body-centeredcubic,bcc）原子球排列形式体心立方原子球排列方式表示为ABABAB……体心立方晶格的典型单元配位数：85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——∆

2、=0.31r0r0——原子球的半径——体心立方晶格结构的金属Li、Na、K、Rb、Cs、Fe等6晶体中原子的排列应该采取尽可能紧密的方式——结合能最低的位置密堆积：晶体由全同一种粒子组成，将粒子看作小圆球这些全同的小圆球最紧密的堆积。密堆积所对应的配位数是晶体结构中最大的配位数。7全同原子球在一个平面上最紧密排列，任一个球都与6个球相切。每个球的周围有6个空隙。8c.六角密排晶格原子球排列为：ABABAB……（hexagonalclose-packed,hcp）六角密徘晶格的典型单元配位数：12典型晶体：Be、Mg、Zn、Cd、Ti9d.面心立方晶格（face-centeredcub

3、ic,fcc）原子球排列为：ABCABCABC……面心立方晶格的典型单元配位数：12典型晶体：Cu、Ag、Au、Ca、Sr、Al、ABC面垂直于立方体的空间对角线。1011e.金刚石晶格结构碳原子构成的一个面心立方原胞内还有四个原子，分别位于四个空间对角线的1／4处典型晶体：金刚石、Si、Ge等一个碳原子和其它四个碳原子构成一个正四面体金刚石晶格结构的典型单元金刚石结构的配位数：412Diamond13Graphite141)NaCl晶格结构氯化钠由Na+和Cl－结合而成——一种典型的离子晶体Na+构成面心立方格子；Cl－也构成面心立方格子2.化合物晶体典型晶体：NaCl、LiF、K

4、Br152)CsCl晶体的结构CsCl结构——由两个简单立方子晶格彼此沿立方体空间对角线位移1／2的长度套构而成典型晶体：CsCl、CsBr、CsI163)ZnS晶体的结构——闪锌矿结构典型晶体：ZnS、CdS、GaAs、-SiC17§1.2晶格的周期性一、晶格与布拉伐格子晶格：晶体中原子(或离子)(周期性)排列的具体形式。2.布拉伐格子(空间点阵）布拉伐格子：数学上的抽象，是点在空间中周期性的规则排列,也称空间点阵。18基元：每一个格点所代表的物理实体。格点：空间点阵中周期排列的几何点。所有点在化学、物理和几何环境上完全相同。实际晶格=布拉伐格子+基元晶格的类型很多，

5、但布拉伐格子只有14种。19简单晶格：每个基元中只包含一个原子的晶格。复式晶格：每个基元中包含两个或更多的原子的晶格。简单晶格中所有原子在化学、物理和几何环境上都是完全等同的。简单晶格必须由同种原子组成；反之，由同种原子组成的晶格却不一定是简单晶格。如金刚石和hcp晶格都是复式晶格。晶格的分类：A类碳原子共价键方向B类碳原子共价键方向fcc+双原子基元21复式晶格包含多个等价原子，每类等价原子各构成一个简单晶格，这些简单晶格彼此相同。复式晶格是由等价原子的简单晶格嵌套而成。SC+双原子基元22a1a2二、基矢和原胞----描述周期性1.晶格的原胞：晶格中最小的周期性单元。2.基矢：原胞的边

6、矢量，一般用、、表示。每个原胞中只包含一个格点。原胞的选取不唯一，但体积相等。23原胞体积：三维晶格的原胞通常为一个平行六面体3.格矢:定义了基矢，，之后，布拉伐格子中任意一个格点均可用一个矢量（l1、l2和l3均为整数），称为格矢。244.晶胞除了周期性外，每种晶体还有自己特殊的对称性。为了同时反映晶格的对称性，晶体学中往往选用较大的周期性单元，称为结晶学原胞，简称为晶胞或单胞。晶胞的三个棱边矢量用,,表示称为轴矢（或晶胞基矢），其长度a，b，c，称为晶格常数。晶胞是晶格中最典型的周期性单元。能够同时反映晶格的周期性和对称性。25下面对结晶学中属于立方晶系的简立方、体心立方和面心立方晶格

7、的固体物理原胞进行分析。sc晶胞：基矢体积原胞：基矢体积三、简单晶格的原胞26bcc原子个数2晶胞：基矢体积27原胞：基矢体积原子个数1由一个顶点向三个体心引基矢。bcc原胞示意图28原子个数4晶胞：基矢体积fcc29fcc原胞：基矢体积原子个数1由一个顶点向三个面心引基矢。hcp30两者之间的夹角为1200一个原胞中包含A层和B层原子各一个，共两个原子(对应一个格点)复式格子的原胞：即是相应简单晶格的原胞，一个原胞中包