晶体的微观结构2015ppt课件.ppt

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1、晶体的粒子在空间呈现出周期性的无限排列（长程、有序）晶体的微观结构（最小）重复单元重复规则基元格点、空间点阵初级原胞、惯用原胞基矢第二节晶体的微观结构2-1空间点阵学说十八世纪，阿羽依认为：方解石是由一些坚实的、相同的、平行六面体的“小基石”有规则地重复堆集而成的。一、导论：历史上，关于晶体微观结构的学说十九世纪，Bravias的空间点阵学说：晶体的内部结构是由一些相同的点子在空间有规则地作周期性的无限分布，这些点子的总体称之为空间点阵。空间点阵学说正确地反映了晶体内在结构的长程有序特征，其正确性后来被X射线衍射所证实。晶体的内部结构可以概括为：是由一些相同的点子在空间作有规则地、周期性地无

2、限分布，这些相同的点子代表着晶体的基本组成单元----“基元”，这些点子在空间排列所组成的总体称为“空间点阵”。二、空间点阵学说晶体结构=基元+空间点阵1、基元（basis)（1）概念：晶体的基本组成单元三、相关概念：最小的重复单元重复/最小重复/非最小不重复/非最小*晶体中原子的种类数化学元素周围环境：最近邻原子的方位与距离化学元素：（2）选取方法：周围环境：222333111AABB32222333111AABBBA231AB231AB231BA231BA*最近邻不同种类的原子组合222333111AABBBA222333111AABBBA222333111AABBBA共6种基元*基元可

3、以是原子、原子团、离子团。*基元中原子的个数：与晶体包含的原子种类数相同如果晶体由一种原子组成，基元就只包含这一个原子。如果晶体由多种原子组成，基元就包含多种原子。*基元不唯一。（3）基元的特性：（1）概念：将基元抽象成为一个数学上的几何点，用一系列雷同的点子代表基元，这些点子称为“格点”（2）选取方法：选在(同种)基元的相同原子位置。2、格（阵）点：222333111AABBBA231AB选在(同种)基元的相同原子位置A（3）格点的特性：所有格点所代表的基元都相同。每个格点的周围环境都相同。A实际晶体基元空间点阵1-20150303（1）概念：格点在空间有规则地、周期性地无限排列的总体，称

4、为点阵。3、点阵：空间点阵中的所有阵点都是严格等同的，各阵点的周围环境完全相同，也就是说：任何一个阵点与其周围阵点之间在空间排布和空间取向上都是完全相同的。（2）点阵的特性：晶体的内部结构可以概括为：是由一些相同的点子在空间作有规则地、周期性地无限分布，这些相同的点子代表着晶体的基本组成单元----“基元”，这些点子在空间排列所组成的总体称为“空间点阵”。晶体结构=基元+空间点阵空间点阵学说实际晶体基元格点和空间点阵1.实际晶体微观结构复杂，空间点阵可以简单、形象的表征出晶体微观结构的特征（重复单元和重复规则）；2.正确的选取基元和确定格点，是实现晶体微观结构和空间点阵正确对应的关键步骤。晶

5、体结构=基元+空间点阵题图表示了一个由两种元素原子构成的二维晶体，请分析并找出其基元，画出其空间点阵。选取图中A1原子为格点在二维晶体中，共有三种原子，分别为A1，B1和B22-2固体物理学原胞和结晶学原胞晶体的粒子在空间呈现出周期性的无限排列（长程、有序）晶体的微观结构（最小）重复单元重复规则基元格点、空间点阵初级原胞、惯用原胞基矢A实际晶体基元空间点阵基矢----以一个结点为顶点，选取三个独立的方向，沿这三个独立方向做矢量，矢量的模量等于这三个独立方向上的周期，这三个矢量叫做基矢。1.基矢重复规则的数学表达a:原子间最小距离，晶格常数一、原胞和基矢基矢原胞---以一个格点为顶点，选取三个

6、独立的方向，以这三个独立方向上的周期为边长，做一个平行六面体，以这样一个平行六面体为重复单元来概括晶体结构，这样的一个平行六面体被称为原胞。2.原胞原胞初基原胞概念初基原胞是空间点阵的最小重复单元。格点位置格点都在原胞的顶角上，每个初基原胞只包含一个格点。特性只体现晶体的周期性，而不考虑晶体的对称性；体积最小；只含一个格点。二、初基原胞和惯用原胞1、初基原胞：表示方法：a1a2a:原子间最小距离基矢：格矢：格点的位置矢量l1、l2、l3任意整数Rl表示初基原胞基矢惯用原胞概念为了反映晶体的对称性，可选取体积是初基原胞整数倍的更大单元作为原胞。这种同时反映晶体周期性和对称性的原胞称为惯用原胞。

7、格点位置格点也并不都处在原胞的顶角上，还可以处在体心、面心、底心以及晶胞中的其他位置。特性1.既体现晶体的周期性，又体现晶体的对称性；2.体积是最小体积的整数倍；3.至少含一个格点。2、惯用原胞：表示方法：a:原子间最小距离(单位nm)基矢：格矢：格点的位置矢量m、n、l任意整数Rn表示惯用原胞基矢，称为轴矢。它们是晶轴方向，也是晶体对称性高的方向，其长度称为晶格常数。初基原胞惯用原胞晶体特性周期性周期性/对