典型晶体结构与表面.pdf

第一章 晶体结构 • §1.1 晶格 • §1.2 晶体的对称性 • §1.3 典型的晶体结构和表面结构 • §1.4 倒易点阵和布里渊区 • §1.5 晶体结构的实验研究  黄昆、韩汝琦 《固体物理学》第一章  C. Kittel 《固体物理导论》第一章  阎守胜，阎守胜，固体物理基础，第一章 一. 堆积 把晶体中原子当作刚性圆球，讨论原子排列的紧密程度。这 种紧密程度可用配位数和堆积密度来描述。 配位数: 一个原子周围最近邻的原子数目。 堆积密度(致密度): 晶胞中原子所占的体积与晶胞体积之比。 显然晶体中，配位数和堆积密度越大，原子排列就越紧密。 如果晶体由同种原子构成，且把原子看成是等大刚性圆球， 这些全同圆球最紧密的堆积为密堆积。密堆积对应的配位数 就是最大配位数。 常见的堆积方式  刚性原子的正方排列: 层间交错而排，原子周期排 列的方式可以用体心立方点阵表示。  刚性原子的密堆积排列:将原子看成刚性硬球，在一 个平面上按最紧密排列，这样一个原子排列最紧密 的平面我们通常称为密排面.  按ABAB规律层状排列， 形成六角密堆积结构 (hexagonal close- packed, HCP)  按ABCABC规律层状排 列构成面心立方结构 (Face-centered cubic, FCC) Notes  除去ABAB…排列得到的HCP结构和ABCABC…排 列得到的FCC结构，密堆积还可能有无穷多种排 列方式，比如ABACABAC…等等。  多型性(polytypism): 长重复周期的堆积方式。 例子：SiC,PbI ,CdI 2 2  FCC是布拉维格子  HCP不是布拉维格子  Fcc中的正八面体和正四面体 二. 典型晶体结构 在晶体结构数据库中常按照化合物中各类原子的种类与数目 参照晶体的化学性质进行分类，并用英文字母命名，科学文 献中也常使用这种分类，介绍如下： A 代表元素晶体 A1 面心立方结构（Cu) ，A2 为体心立方（W ） A3 密堆六方结构（Mg) A4 金刚石结构 B 代表AB型化合物 B1 NaCl型结构； B2 CsCl型结构； B3 闪锌矿型结构；B4 纤锌矿型结构； C 代表AB 型化合物 2 C1 萤石及反萤石结构（CaF2) C2 黄铁矿 FeS2 C3 赤铜矿 （Cu O) …… 2 其中每一小类都代表着许多结构基元排列相同、空间群相同 的晶体。 A1 以元素晶体Cu为代表的晶体，具有面心立方点阵(FCC) ， 其晶胞内的原子坐标为： 1 1 1 1 1 1 000,0 , 0 , 0 2 2 2 2 2 2 点群符号为： Oh 空间群符号： 5 O (F ) h m3m 原子最近邻 12 ，次近邻6 。 相同结构的元素晶体还有：Ag, Au, Ni, Al, Pb, Pd, Pt, 及固态稀有气体Ne, Ar, Kr, Xe. A2 以金属钨为代表的元素晶体，体心立方点阵 BCC, 1 1 1 其原子坐标为：000, ,