固体物理总结.ppt

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1、第一章晶体的结构总结晶体的特征晶体结构及其描述晶体的对称性倒格晶体X射线衍射重点：布喇菲格子密堆积致密度配位数典型结构倒格子及其性质晶体的对称性晶体的X光衍射晶体的特征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映。晶体结构及其描述晶格+基元=晶体结构用矢量表示为：所对应的点的排列。晶格是晶体结构周期性的数学抽象。基矢：固体物理学原胞基矢通常用表示。特点：格点只在平行六面体的顶角上，面上和内部均无格点，平均每个固体物理学原胞包含1个格点。它反映了晶体结构的周期性。原胞构

2、造：取一格点为顶点，由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量，以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学原胞。体积：晶胞构造：使三个基矢的主轴尽可能地沿空间对称轴的方向。它具有明显的对称性和周期性。基矢：结晶学原胞的基矢一般用表示。特点：晶胞不仅在平行六面体顶角上有格点，面上及内部亦可有格点。其体积是原胞体积的整数倍。体积：通过晶格中任意两个格点连一条直线称为晶列，晶列的取向称为晶向，描写晶向的一组数称为晶向指数(或晶列指数)。在晶格中，通过任意三个不在同一直线上的格点作一平面，称为晶面，描写晶面方位

3、的一组数称为晶面指数。晶列及晶面1.晶列及晶列指数若遇负数，则在该数上方加一横线。2.晶面及晶面指数若遇负数，则在该数上方加一横线。配位数、密堆积、致密度一个粒子周围最近邻的粒子数称为配位数。它可以描述晶体中粒子排列的紧密程度，粒子排列越紧密，配位数越大。1.配位数2.密堆积可能的配位数有：12、8、6、4、3、2。如果晶体由完全相同的一种粒子组成，而粒子被看作小圆球，则这些全同的小圆球最紧密的堆积称为密堆积。密堆积的配位数最大，为12。密堆积有六角密积和立方密积。六角密积排列方式为ABAB……立方密

4、积(面心立方)ABCABC……如果把等体积的硬球放置在晶体结构中原子所在的位置上，球的体积取得尽可能大，以使最近邻的球相切，我们把一个晶胞中被硬球占据的体积和晶胞体积之比称为致密度(堆积比率或最大空间利用率)。3.致密度平均每个晶胞包含4个格点。3.体心立方平均每个晶胞包含2个格点。2.面心立方典型的晶体结构1.简立方(1)氯化铯结构氯化铯结构是由两个简立方子晶格沿体对角线位移1/2的长度套构而成。Cl-和Cs+分别组成简立方格子，其布喇菲晶格为简立方，氯化铯结构属简立方。复式格(2)氯化钠结构氯化钠

5、结构属面心立方。氯化钠结构由两个面心立方子晶格沿体对角线位移1/2的长度套构而成。(3)金刚石结构（闪锌矿结构）金刚石结构属面心立方，每个晶胞包含8个碳原子。金刚石结构是由两个面心立方子晶格沿体对角线位移1/4的长度套构而成,其布喇菲晶格为面心立方。cccc金刚石结构每个固体物理学原胞包含1个格点,基元由两个碳原子组成,位于（000）和处。金刚石结构：单晶硅、单晶锗结构闪锌矿结构：硫化锌ZnS(顶角和面心上S，晶胞内是Zn)锑化铟、砷化镓、磷化铟倒格1.2.3.(h1h2h3)4.其中是正格基矢，是固

6、体物理学原胞体积。与所联系的各点的列阵即为倒格。倒格矢与正格中晶面族(h1h2h3)正交.且倒格矢的模等于。已知晶体结构如何求其倒格呢？晶体结构正格正格基矢倒格基矢倒格(h1h2h3)面间距1、2、3、4、6度旋转对称操作。1、2、3、4、6度旋转反演对称操作。3.中心反映：i4.镜象反映：m独立的对称操作(8种):C1、C2、C3、C4、C6、i、m、S4。2.旋转反演对称操作：1.旋转对称操作：晶体的对称性由1、2、3、4组成32种点群，根据对称性，晶体可分为7大晶系，14种布喇菲晶格。X射线衍射

7、，电子衍射和中子衍射。劳厄法，转动单晶法，粉末法。3.劳厄衍射公式和布拉格反射公式晶体X射线衍射1.晶体衍射：2.X射线衍射的实验方法：2第一章作业思考题2,8,14习题1,5,7证明倒格子的倒格子是正格子。第二章晶体中原子的结合总结基本要求：理解晶体结合力及结合能，理解的分子结合、共价结合、离子结合，了解元素和化合物晶体结合的规律性。重点：原子互作用势及结合能，金属结合，分子力结合，共价结合，金属结合。晶体的结合能就是自由的粒子结合成晶体时所释放的能量，或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量。1

8、.晶体的结合能2.原子间相互作用势能其中第一项表示吸引能，第二项表示排斥能。A、B、m、n>0晶体结合能的普遍规律3.原子晶体、金属晶体和氢键晶体结构：第Ⅳ族、第Ⅴ族、第Ⅵ族、第Ⅶ族元素都可以形成原子晶体。结合力：共价键饱和性方向性(1)原子晶体结构：第Ⅰ族、第Ⅱ族及过渡元素晶体都是典型的金属晶体。多采取配位数为12的密堆积，少数金属为体心立方结构，配位数为8。(2)金属晶体结合力：金属键。轨道杂化作业思考题3,6,10习题2,12第三章晶格振动总结三维