固体物理第2一3讲.pptx

第1章 晶体结构;1-1 晶体的特性;晶体的晶面组合成晶带 晶面的交线是晶棱 相互平行 方向OO’称为该晶带的带轴 重要的带轴通常称为晶轴;1-1 晶体的特性;1-2 晶格;理想晶体：实际晶体的数学抽象以完全相同的基本结构单元（基元）规则地，重复的以完全相同的方式无限地排列而成 格点（结点）：基元位置，代表基元的几何点 晶格（点阵）：格点（结点）的总和 原子种类和间距不同，但有相同的排列规则，则这些原子构成的晶体具有相同的晶格 简立方(cubic)，面心立方(bcc), 体心立方(fcc),六方(hcp)…; 晶格的共同特点是周期性，用原胞和基矢描述。 原胞 (Primitive cell)：晶格的最小周期性单元。又称初基晶胞。 基矢：原胞的边矢量 晶胞 (Unit cell)：晶体学中，为了反映晶格的对称性，选取较 大的周期性单元，又称单胞。单胞不一定是原胞;简立方晶格：原胞和单胞相同;原胞基矢;单胞内原子数：2 原胞内原子数：1;;;什么是固体？ 研究固体的思路？复杂到简单 为什么从研究晶体开始？ 原胞的选取唯一吗？;简单晶格：原胞中仅包含1个原子，所有原子的几何位置和化学性质完全等价 复式晶格：包含两种或以上的等价原子 * 两种不同原子或离子构成：NaCl, CsCl * 同种原子但几何位置不等价：金刚石结构、六 方密排结构;简立方晶格在实际晶体中并不罕见（CsCl, NH4Cl,CuZn等）但一般常见的元素不结晶为简立方结构。;*为了保证同一层中原子球间的距离等于A-A层之间的距离， 正方排列的原子球并不是紧密靠在一起； *由几何关系证明，间隙?=0.31r0，r0为原子球的半径。 *具有体心立方晶格结构的金属：Li、Na 、Cr、 W、 Fe等.;ABCABC… 密堆积方式排布;ABAB…密排堆垛; 两套面心立方套构而成 第二套4个原子位于体对角线1/4处 第二套C原子与4个第一套C原子形成正四面体 Si, Ge为金刚石结构;Na和Cl分别构成面心立方格子，彼此在空间有一个位移;Cs和Cl分别构成简立方格子，彼此在空间有一个位移 注意：CsCl不是体心立方，而是简立方结构！;类似金刚石结构，Zn和S分别组成面心立方格子 化合物半导体如GaAs, InP等为闪锌矿结构;类似密排六方结构，Zn和S分别组成六方格子 化合物半导体如ZnTe, AgI等为纤锌矿结构;钙钛矿型的化学式可写为ABO3 * A代表二价或一价的金属 * B代表四价或五价的金属 * BO3称为氧八面体基团, 是钙钛矿型晶体结构的特点 * 重要介电晶体：钛酸钡（BaTiO3）、锆酸铅（PbZrO3）、 铌酸锂（LiNbO3）、钽酸锂（LiTaO3）; 晶体 = 布拉菲格子 (lattice) + 基元 （basis） 简单晶格，任意格点均可表示为 布拉菲格子是数学抽象，是点在空间的周期性排列， 又称点阵。;复式晶格：任一原子A的位矢; 任意格点均可表示为 布拉菲格子是数学抽象，是点在空间的周期性排列， 又称点阵。;简单晶格 —— 基元是一个原子;晶体基本特点：各向异性; 如何区分不同的晶列簇？晶向！两个格点的 连线即一晶列，因此从任一格点沿晶列方向到 最近邻格点的平移矢量即晶向 取某一原子为原点O，原胞的三个基矢 沿晶向到最近的一个格点的位矢;晶向指数;简单立方晶格的主要晶向;1-5 晶向和晶面; 如何区分不同的晶面？晶面的方向：密勒指数 以晶胞基矢定义的互质整数，用以表示晶面的方 向，又称为晶面指数; 如果某族晶面与某一基矢没有相交 截距是无穷大，例如  密勒指数为： 如果晶面与某一晶轴的负方向相交，则相应指数上 加负号，如 晶面间距：相邻两层平行晶面之间的距离 面密度：晶面上质点的密度 密勒指数小的晶面，格点密度大？什么样的面容易解理？ 晶体中重要的面指数都是简单的，如;1-5 立方晶格的主要晶面;六方结构中，为了能充分体现六方晶系的六重对称性， 常常用4个坐标指数表示晶面，被称为密勒布拉菲指数（hkil） 其中h+k=-i, 此时选取4个晶轴a1,a2,a3,c。;1-7 晶体对称性;四种基本的操作——转动、反演、反映、象转轴。;由于受晶格周期性的限制，转动对称操作所转动的角度并不是任意的。而是遵循一定的规律。 ;1-7 转动;2.中心反演 如图所示，有对称心i，晶体中任一点A过中心 i 连线Ai并延长到A’，使Ai= A’i, A与A’是等同点，i点称为对称心。 表示方式 (1)熊夫利符号表示——Ci; (2)国际符号表示——i。 例：立方体的中心就是对称中心。;3. 反映 （镜象、对称面）——如图所示，A和A