最新固体物理晶体结构1幻灯片.ppt

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1、固体物理晶体结构1一、晶体结构的特点晶体由基本微粒作周期性有规律地排列而成构成晶体的基本微粒可以是：原子：如金刚石中的碳原子,石墨烯中的碳原子离子：如NaCl晶体中的分子：以分子作用力(范德瓦尔斯力)结合在一起的晶体，如大部分有机化合物晶体（药品，染料），H20、HF等集团：如晶体中的由60个原子组成的笼状分子集团第一节晶体结构的周期性周期性结构是晶体有别于非晶体的最根本的特征．几何外形熔点各向异性2第一节晶体结构的周期性晶体非晶体3第一节晶体结构的周期性晶体中任一物理量沿基矢方向平移基矢的整数倍，保持性质不变，体现了平移对称性。三维原胞呈平行六面体，且每个原胞中仅有一个格点

2、，原胞的体积等于每个格点在空间占据的空间。三维情况：n1，n2，n3为包括零在内的任意整数a1a2a37重要的概念：晶体、晶格结构、晶格、晶胞、原胞、格点、点阵、格矢、平移对称性等83．Bravais格子基（base）：晶体中最小的微粒重复（具有物理内涵）Bravais格子：代表基的点周期性排列成的空间格子Bravais格子中每个点都绝对等价每个点的周围环境完全相同晶体=基+布拉菲格子晶格类型基中只包含一个原子，晶格就是一种Bravais格子，原胞中只含一个格点简单晶格：复式格子：基中包含n个原子(n>1)；晶格由Bravais格子相对错开一定距离套构而成，原胞中包含n个原子

3、。第二节几种典型的晶体结构9第二节几种典型的晶体结构一、简单立方结构边长为的立方体的每个顶角处有一个原子占据（任意格点等价）原胞的三个基矢：三个基矢长度相等，方向垂直，各自构成立方体的三条边晶轴：晶胞的棱边晶格常数：棱边的边长简单立方晶格是简单晶格，也是一种布拉菲格子简单立方的晶胞（原胞）10第二节几种典型的晶体结构练习：将等体积的球排列成简单立方结构，计算单个球的体积与简立方结构体积的比值：π/611在简单立方结构每个顶点有一个氯离子占据，体心有一个铯离子占据，构成氯化铯型结构氯化铯型晶格是复式格子，由两套简单立方结构沿立方体对角线方向一半对角线长度相对错开套构而成氯化铯型

4、结构=两种不同离子构成的基+简单立方格子氯化铯型结构的晶胞（氯化铯晶体等的晶格）二、氯化铯型结构第二节几种典型的晶体结构12体心立方是简单晶格，也是一种布拉菲格子。立方体晶胞中包含两个基，，所以不是原胞。三、体心立方结构边长为a的立方体的每个顶角和体心处被同种原子占据构成（碱金属和铁、钼、铬等金属）体心立方结构的晶胞体心立方结构中的原子排列第二节几种典型的晶体结构各个格点等价13第二节几种典型的晶体结构a2a3a1e1e2e3e1e2e314通常将体心立方结构的原胞基矢取为:从一个体心到三个相邻的顶角原胞体积与体积为的立方体中包含两个原子相一致。第二节几种典型的晶体结构15：

5、原子球半径：立方体边长晶胞内原子所占的体积与晶胞总体积之比致密度：体心立方中的正方排列不是紧密排列间隙:致密度体现了晶格中原子排列的紧密程度体心立方沿对角线方向排列最紧密体心立方的原子排列第二节几种典型的晶体结构16四、面心立方结构边长为的立方体的每个顶角和每一个面的中心被同种原子占据构成面心立方结构。面心立方是简单晶格，也是一种布拉菲格子（金属铜、银、金等）面心立方结构的晶胞面心立方结构中的原子排列第二节几种典型的晶体结构立方体晶胞中包含四个基，4216818=´+´17通常将面心立方结构的原胞基矢取为:从同一顶角到同属一个立方单元的三个相邻面心的矢量原胞体积第二节几种典型

6、的晶体结构18面心立方结构中，立方边不是原子的最近距离，最近距离为顶角原子与最近邻面中心原子的间距致密度为0.74面心立方中的原子排列第二节几种典型的晶体结构19与原子不等价，沿方向平移对角线长度在一个立方单元中，在立方体的顶角和面心被原子占据，还有四个原子分别占据在四条对角线上，距顶角处，即对角线长度的。金刚石结构是复式格子，是一个由两个面心立方格子沿立方体对角线平移对角线长度相互穿套而成。（金刚石及半导体材料锗和硅正四面体）金刚石型结构=两种不等价原子（化学性质相同，位置不同）构成的基+面心立方格子第二节几种典型的晶体结构五金刚石结构金刚石型结构的晶胞20构成一个正四面体

7、结构，这是金刚石结构的一个突出的特点，这与原子的化合价键有关。金刚石结构中最近邻原子间距为体对角线长度的，每个原子有四个最近邻第二节几种典型的晶体结构21六、氯化钠型结构氯化钠型结构=两种不同离子构成的基+面心立方格子氯化钠型结构是复式格子，它是由两套面心立方格子沿立方体边错开的距离而套构而成。（岩盐晶体）第二节几种典型的晶体结构氯化钠结构氯钠22七、六角密排结构（镁、钴、锌等金属）六角密集结构是复式格子，是由简单六角格子穿套而成的。A层面上的原子与B层面上的原子不等价六角密排结构=两种不等价原子（化学