第三章 晶体结构ppt课件.ppt

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1、第三章晶体结构*如何描述*如何测定作业：1.说明晶体结构、基元和晶格（布拉菲格子、点阵）的定义和相互关系。2.说明基矢、格矢、格点、元胞、晶胞的定义。3.说明简单格子和复式格子的定义和区别。4.说明七大晶系和十四种布拉菲格子（晶格）的定义。晶系和晶格的划分标准有何不同，举例说明两者关系如何。5.详细描述金刚石结构和岩盐结构。9.立方晶系有几种布拉菲格子、点群和空间群？第三章晶体结构§1－1晶体的宏观特性1.均一性――从宏观理化性质的角度来讲(周期性－－从原子排列的角度来讲）；2.对称性

2、；3.各向异性和解理性。例如，云母的解理性；4.自范性和晶面角守恒自范性：晶体能自发地形成封闭的几何多面形。晶面角守恒定律：同一品种的晶体，任两个对应晶面的夹角不变。5.最小自由能和稳定性。6.有固定的熔点。NaCl晶体的若干外形§1－2晶体的微观结构周期性－－又称平移对称性，晶体的根本特征（主要矛盾）。空间点阵（布拉菲格子）基元－－组成晶体的最小结构单元。把基元抽象成为一点，则晶体抽象成为空间点阵。晶体结构＝基元＋空间点阵布拉菲格子：把空间点阵用三组不共面的平行线连起来，形成的空间网格。此时，

3、又把阵点称为格点。布拉菲格子（B格子）＝空间点阵说明基元中A、B可以是不同的原子，或相同的原子，但周围“环境”不同。每个基元用一个格点来表示。此格点选在基元的什么地方、代表几个原子并未限制。3.每个基元内所含的原子数＝晶体中原子的种类数。4.布拉菲格子（B格子）的基本特征：各格点的情况（基元内涵和周围“环境”）完全相同。5.晶体结构的一种描述：带基元的B格子。另一种描述：单式格子：晶体由一种原子组成。一个基元仅有一个原子，即一个原子由一个格点表示。复式格子：晶体由几种原子组成，但各种原子在晶体中

4、的排列方式都是相同的（均为B格子的排列），可以说每一种原子都形成一套布拉菲子格子，整个晶体可以看成是若干排列完全相同的子格子套构而成。复式格子＝晶体结构复式格子≠B格子例：晶体结构·○·○·○AB一种描述：·○＋····基元B格子另一种描述：····＋○○○A子格子B子格子二、元胞1.初基元胞和基矢初基元胞：B格子中的最小重复区域。每个初级元胞只包含一个格点。基矢：在B格子中任取一个格点为原点，初级元胞的三个棱边为三个矢量a1、a2、a3,其模分别为该方向的最小周期长度，这三个矢量a1、a2、a

5、3称为基矢。基矢选定之后，B格子中的任一格点的位矢Rn=n1a1+n2a2+n3a3Rn称为格矢，是B格子的数学表示。说明：1.基矢的选法并不唯一确定，（初基元胞内仅含一个格点）。2.威格纳－赛兹元胞（W－S元胞，对称元胞）作法：（1）任选一格点为原点；（2）将原点与各级近邻的格点连线，得到几组格矢；（3）作这几组格矢的中垂面，这些中垂面绕原点围成的最小区域称W－S元胞。（请看模型、动画GT010）引入W－S元胞的原因优点：（1）W－S元胞本身保持了B格子的对称性；（2）该取法今后要用到。缺点：

6、（1）W－S元胞的体积等计算不方便；（2）平移对称性反而不直观。3.惯用元胞和轴矢惯用元胞：体积是初基元胞的几倍，能明显地反映晶格的周期性，又能明显地反映晶格的对称性。轴矢：惯用元胞的三个不共面的棱边，分别用a、b、c表示。§1－3常见晶体结构举例面心立方（fcc)------Cu配位数＝12，惯用元胞包含格点数＝42.体心立方（bcc)-----w3.金刚石结构惯用元胞包含原子数＝2x4=8配位数＝44.闪锌矿结构（立方ZnS结构）与金刚石结构相同，区别是基元内含2个原子为不同的元素。5.氯化

7、铯（CsCl)结构Cs＋，Cl－离子分别为简立方（SC）子格子，二子格子体心套构。6.NaCl结构Na＋,Cl－分别为fcc子格子，沿立方边位移a/2套构而成。注意不同晶体结构的Cu.NaCl,金刚石结构，闪锌矿结构等，它们的格子均为fcc。所以，格子的种类数大大少于晶体结构的种类数。7.六方密排结构（hcp)-------Mg(模型)惯用元胞是以正六边形为底的直角棱柱。晶格常数是正六边形的边长a和柱高c.密堆积：如果晶体由全同的一种粒子组成，而粒子被看成是小圆球，这些小圆球最紧密的堆积状态。此

8、时它有最大的配位数－－－12。有最大配位数12的排列方式称为密堆积。hcp基元内原子数＝2惯用元胞体积是初基元胞体积的3倍。2.3Stackingofclose-packedplanesandpackingfractionFCCHCPClosepackedstructurehcp的排列方式为AB,AB,……密排面垂直于棱柱高c轴。fcc的排列方式为ABC,ABC,……密排面垂直于体对角线。（GT003，模型）hcp和fcc均为配位数为12的密堆积，可能给我们什么启示？8.纤维锌矿结构（六角硫化锌