材基第2章固体结构.ppt

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1、金金纳米颗粒的TEM照片金的TEM照片金的金相照片金的AFM照片镍的STM照片镍的操纵排列照片钴的操纵排列照片铁的操纵排列照片铜的操纵排列照片氙的操纵排列照片扫描隧道显微镜(STM)第2章固体结构物质：气态液态固态固态物质：晶体非晶体晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列；非晶体：原子无规则排列。晶体中原子排列的作用原子排列研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发展新材料的途径。组织性能2.1晶体学基础晶体结构的基本特征：原子（或分子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长

2、程有序晶体和非晶体的两大性能区别各向同性各向异性固定熔点熔化范围熔点：方向性：晶体非晶体硅原子的面排列2.1.1空间点阵和晶胞阵点空间点阵为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。晶胞晶胞选取的原则同一空间点

3、阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞晶体点阵及晶胞的不同取法晶胞选取的原则选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性；平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数目应最多；当满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积。晶胞、晶轴和点阵矢量点阵矢量：点阵常数：a,b,c棱边夹角,,,,,,14种布拉菲点阵根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归属于7种类型，即7个晶系。按照“每个阵点的周围环境相同“的要求，布拉菲（BravaisA．）用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平面

4、六面体只有14种，这14种空间点阵也称布拉菲点阵。三斜：简单三斜单斜：简单单斜底心单斜正交：简单正交底心正交体心正交面心正交菱方：简单菱方六方：简单六方四方：简单四方体心四方立方：简单立方体心立方面心立方布拉菲点阵的结构特征（ThestructuralfeatureofBravaislattice）空间点阵和晶胞的关系同一空间点阵可因选取晶胞的方式不同而得出不同的晶胞体心立方面心立方简单菱方简单三斜晶体结构和空间点阵的区别空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各阵点的

5、周围环境相同，它只能有14中类型晶体结构则是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。晶体结构和空间点阵的区别晶体结构和空间点阵的区别2.1.2晶向指数和晶面指数晶向：晶体中原子的位置、原子列的方向晶面：原子构成的平面Miller（密勒）指数统一标定晶向指数和晶面指数晶向指数晶向指数：[uvw]任意阵点P的位置可以用矢量或者坐标来表示。OP=u+v+w晶向指数的例子正交晶系一些重要晶向的晶向指数晶面指数的标定正交点阵中一些晶面的面指数晶面指数举例晶面指数的意义

6、在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，以{hkl}表示，它代表由对称性相联系的若干组等效晶面的总和。晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶面。立方晶系中，相同指数的晶向和晶面垂直；立方晶系中，晶面族{111}表示正八面体的面；立方晶系中，晶面族{110}表示正十二面体的面；六方晶系指数六方晶系的晶向指数和晶面指数同样可以应用上述方法标定，这时取a1，a2，c为晶轴，而a1轴与a2轴的夹角为120度，c轴与a1，a2轴相垂直。但这种方法标定的晶面指数和晶向指

7、数，不能显示六方晶系的对称性，同类型晶面和晶向，其指数却不相雷同，往往看不出他们的等同关系。六方晶系晶面指数标定根据六方晶系的对称特点，对六方晶系采用a1，a2，a3及c四个晶轴，a1，a2，a3之间的夹角均为120度，这样，其晶面指数就以(hkil）四个指数来表示。根据几何学可知，三维空间独立的坐标轴最多不超过三个。前三个指数中只有两个是独立的，它们之间存在以下关系：i＝－(h+k)。六方晶系一些晶面的指数六方晶系晶向指数标定六方晶系晶向指数的表示方法(c轴与图面垂直)采用4轴坐标时，晶向指数的确定原则仍同前述晶向指数可用｛

8、uvtw｝来表示，这里u+v=-t。六方晶系中，三轴指数和四轴指数的相互转化三轴晶向指数(UVW)四轴晶向指数(uvtw)三轴晶面指数(hkl)四轴晶向指数(hkil)i＝－(h+k)。晶带晶带轴[uvw]与该晶带的晶面（hkl）之间存在以下关系：hu+kv+lw=0凡满足