【2017年整理】无机材料物理性能1.1结构.ppt

晶体结构：原子规则排列，主要体现是原子排列具有周期性，或者称长程有序。有此排列结构的材料为晶体。 晶体中原子、分子规则排列的结果使晶体具有规则的几何外形，X射线衍射已证实这一结论。 非晶体结构：不具有长程有序。有此排列结构的材料为非晶体。 了解固体结构的意义： 固体中原子排列形式是研究固体材料宏观性质和各种微观过程的基础。;晶体内部结构概括为是由一些相同点子在空间有规则作周期性无限分布，这些点子的总体称为点阵。 （该学说正确地反映了晶体内部结构长程有序特征，后来被空间群理论充实发展为空间点阵学说，形成近代关于晶体几何结构的完备理论。）;关于结点的说明： 当晶体是由完全相同的一种原子组成，结点可以是原子本身位置。 当晶体中含有数种原子，这数种原子构成基本结构单元（基元），结点可以代表基元重心，原因是所有基元的重心都是结构中相同位置，也可以代表基元中任意点子;晶体由基元沿空间三个不同方向，各按一定的距离周期性地平移而构成，基元每一平移距离称为周期。 在一定方向有着一定周期，不同方向上周期一 般不相同。 基元平移结果：点阵中每个结点周围情况都一样。;3 . 晶格的形成; 平行六面体; 原胞（重复单元）的选取规则 反映周期性特征：只需概括空间三个方向上的周期大小，原胞可以取最小重复单元（物理学原胞），结点只在顶角上。 反映对称性特征： 晶体都具有自己特殊对称性。 结晶学上所取原胞体积不一定最小，结点不一定只在顶角上，可以在体心或面心上（晶体学原胞）； 原胞边长总是一个周期，并各沿三个晶轴方向； 原胞体积为物理学原胞体积的整数倍数。;引出物理学原胞的意义： 三维格子的周期性可用数学的形式表示如下： T(r)=T(r+l1a1+l2a2+l2a3) r为重复单元中任意处的矢量；T为晶格中任意物理量； l1、l2、l3是整数，a1、a2、a3是重复单元的边长矢量。 为进行固体物理学中的计算带来很大的方便。;不喇菲点阵的特点： 每点周围情况都一样。是由一个结点沿三维空间周期性平移形成，为了直观，可以取一些特殊的重复单元（结晶学原胞）。 ? 完全由相同的一种原子组成，则这种原子组成的网格为不喇菲格子，和结点所组成的网格相同。 ? 晶体的基元中包含两种或两种以上原子，每个基元中，相应的同种原子各构成和结点相同网格----子晶格（或亚晶格）。 ? 复式格子（或晶体格子）是由所有相同结构子晶格相互位移套构形成。;晶体格子（简称晶格）：晶体中原子排列的具体形式。 原子规则堆积的意义：把晶格设想成为原子规则堆积，有助于理解晶格组成，晶体结构及与其有关的性能等。;特点： 层内为正方排列，是原子球规则排列的最简单形式； 原子层叠起来，各层球完全对应，形成简单立方晶格； 这种晶格在实际晶体中不存在，但是一些更复杂的晶格 可以在简单立方晶格基础上加以分析。;简单立方晶格的原子球心形成一个三维立方格子结构，整个晶格可以看作是这样一个典型单元沿着三个方向重复排列构成的结果。;2. 体心立方晶格 ;体心立方晶格的特点： 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 、K、 Rb、 Cs、 Fe等，;;前一种为六角密排晶格，（如Be、Mg、Zn、Cd），后一种晶格为立方密排晶格，或面心立方晶格（如Cu、Ag、Au、Al）; 面心立方晶体（立方密排晶格）;六方密堆晶格的原胞;、不喇菲格子与复式格子 把基元只有一个原子的晶格，叫做不喇菲格子； 把基元包含两个或两个以上原子的，叫做复式格子。 注：如果晶体由一种原子构成，但在晶体中原子周围的情况并不相同（例如用X射线方法，鉴别出原子周围电子云的分布不一样），则这样的晶格虽由一种原子组成，但不是不喇菲格子，而是复式格子。原胞中包含两个原子。;1 . 氯化钠结构;?;3 . 钙钛矿型 结构;?;?;?;注： 结点的概念以及结点所组成的不喇菲格子的概念，对于反映晶体中的周期性是很有用的。 基元中不同原子所构成的集体运动常可概括为复式格子中各个子晶格之间的相对运动。 固体物理在讨论晶体内部粒子的集体运动时，对于基元中包含两个或两个以上原子的晶体，复式格子的概念显得重要，;四、结晶学原胞与固体物理学原胞间的相互转化;2. 体心立方;固体物理学的原胞基矢与结晶学原胞基矢的关系： a1=(-i+j+k)a\2 a2=(k+i-j)a\2 a3