固体物理学教案ppt课件.ppt

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1、1.1晶体的周期结构晶体：内部组成粒子（原子、离子或原子团）在微观上作有规则的周期性重复排列构成的固体。非晶体：组成固体的粒子在空间的排列只有短程序，但无长程周期性准晶：有长程的取向序，沿取向序的对称轴方向有准周期性，但无长程周期性规则网络无规网络点阵和基元空间点阵：晶体结构中的等同点在三维空间的集合。如：二维点阵等同点：化学、物理性质及几何环境完全相同的点。基元：晶体结构的基本单元。晶格：描述晶体几何结构的空间网格。格点：晶格中直线的交点，即空间点阵中的等同点，又称为阵点或结点。晶体结构=点阵+基元2.原胞和基矢原胞：晶

2、体结构中只考虑周期性时体积最小的重复单元。基矢：晶格中任意方向上的最小重复矢量，其长度为该方向的排列周期，即相邻格点间的距离。原胞是以基矢为边构成的平行六面体。基矢的选取是任意的，故原胞形状不唯一，但给定晶格原胞的体积是一定的。基矢：格矢：原胞体积：每个原胞包含且只含一个格点，原胞体积即晶格中一个格点平均所占有的体积。基矢和原胞可完全地描述晶格的周期性特征。晶胞：不仅考虑晶格的周期性，同时反映其对称性时所选取的最小重复单元。晶胞的基矢称为轴矢，即晶体坐标系中坐标轴方向的单位矢量：晶格常数：晶胞体积：0格矢：(l,m,

3、n为任意整数)晶胞选取：尽可能多的直角，尽可能少的格点数。格点分布及晶胞中格点数目：简单格子（角顶）：8×1/8=1，体心格子（角顶+平行六面体中心）：8×1/8+1=2，底心（角顶+一对面的中心）：8×1/8+2×1/2=2,面心（角顶+每个面的中心）：8×1/8+6×1/2=44.Wigner-Seitz原胞（对称性原胞）体心立方的基矢和Wigner－Seitz原胞面心立方基矢、原胞和Wigner－Seitz原胞1.布拉维点阵的晶胞类型布拉维格子：由全同原子组成的晶格（单式格子，每个原胞中只有一个原子）。纯金属多为单式

4、格子。Cu,Ag,Au,Fe,Na,Al复式格子：由两种或两种以上原子组成的晶格，由多个单式格子平移套构而成，各种原子组成的晶格称为子晶格。各种化合物，某些单质（金刚石、Si、Ge等）。按晶格对称性及格点在晶胞中的排列位置：P：简单Bravais格子C：底心Bravais格子I：体心Bravais格子F：面心Bravais格子R:三方Bravais格子H:六方Bravais格子按对称性晶格的种类只有十四种类型——十四种布拉维格子。OrthorhombicPCIFTriclinicPMonoclinicPCPIFCubicH

5、exagonalHTetragonalPIRhombohedralR2.晶系：按晶格对称性可将十四种Bravais划分为七大晶系三斜晶系Triclinic：a≠b≠c,α≠β≠γ单斜晶系Monoclinic：a≠b≠c,α=γ=90°≠β正交晶系（斜方）Orthorhombic：a≠b≠c,α=β=γ=90°四方晶系Tetragonal：a=b≠c,α=β=γ=90°立方晶系Cubic：a=b=c,α=β=γ=90°菱方晶系Rhombohedral：a=b=c,α=β=γ≠60º，90º，120º和109º28′六方晶系H

6、exagonal：a=b≠c,α=β=90°,γ=120°1.3典型晶体结构原胞基矢：格点坐标：1.面心立方结构(fcc)02.NaCl结构NaCl结构可视为由Cl-和Na+组成的两套fcc套而形成，每个晶胞中有8个离子：4个Cl-和Na+，其平移关系为：3.金刚石结构00000金刚石结构是由同种原子组成的复式格子，位于立方体顶角及面心的原子与位于立方体内部的四个原子的周围环境不同，应视为非全同原子。金刚石结构也可视为两套fcc套构而成，每个晶胞内包含8个原子（全部为C原子）其平称关系为：5.石墨其及结构6.C60的结构及

7、C纳米管7.闪锌矿闪锌矿结构类似于金刚石结构，子晶格的套构关系完全相同，只是两套面心立方由不同原子构成。8.钙钛矿结构钙钛矿中的氧八面体钙钛矿中的角顶、体心和三对面心上的原子互不等价，因而是由五套简立方套构而成。9.体心立方结构(bcc)原胞基矢：格点坐标：010.CsCl结构CsCl结构中位于立方体顶角和体心位置上的原子互不等价，可视为两套简立方套构而成。11.六角密堆积结构12.立方密堆积结构ABCABC……1.4晶面和米勒指数1.晶列和晶向指数晶列——晶体点阵中包含无数格点的直线。晶向指数——标志晶列方向的一组互质整

8、数，即晶列直线的方向余旋之互质整数比：[l1l2l3]（原胞基矢坐标系）或[lmn]（晶胞基矢坐标系）常用晶列的指数OA：[100]；OB：[010]；OC：[001]；OD：[111]；OE：[110]；相互平行具有相同的晶向指数，且平行晶列上格点排列周期相同。负号写在相应指数上方。A[100]D0[