固體物理要點總結(jié)(已修改)
2024-11-12 11:42 本頁面
【正文】 167。 晶體的宏觀特性 一、概念 晶 體：內(nèi)部原子呈周期性規(guī)則排列 。 準(zhǔn)晶體 : 內(nèi)部原子排列無嚴(yán)格的周期性 ,但有一定的規(guī)律性 。 非晶體：內(nèi)部原子排列無嚴(yán)格的周期性 二、特征 ：理想晶體中原子排列具有三維周期性，稱為長程有序； ：晶體具有自發(fā)地形成封閉幾何多面體的特性，稱為晶體的自限性；沿某些確定方位的晶面劈裂的性質(zhì)，這樣的晶面稱為解理面。晶體容易沿解理面劈裂，說明平行于解理面的原子層之間的結(jié)合力弱，即平行解理面的原子層的間距大，因為面間距大的晶面族的指數(shù)低，所以解 理面是面指數(shù)低的晶面； ：屬于同一品種的晶體，兩個對應(yīng)晶面（或晶棱）間的夾角不變； ：在不同的帶軸方向上晶體的物理性質(zhì)不同。 一些晶格的實例 晶格：晶體中原子排列的具體形式，一般稱為晶體格子 原子球在一個平面內(nèi)呈現(xiàn)為正方排列，這樣的原子球?qū)盈B加起來就得到了簡單立方格子。 在體心立方晶格中 ,A層中原子球的距離應(yīng)該等于 AA層之間的距離 ,要做到這一點 ,A層中原子球的間隙△ =, r0 為原子球的半徑 具有體心立方晶格的金屬 :Li,Na,K,Rb,Cs,Fe 等 原子在晶體中的平恒位置 ,排列應(yīng)該采取盡可能的緊密方式 ,對應(yīng)于結(jié)合能最低的位置 配位數(shù) :一個原子周圍的最近鄰的原子數(shù) ,可以被用來描寫晶體中粒子排列的緊密程度 ,這個數(shù)稱為配位數(shù) . 晶體有一種全同粒子組成 ,把粒子看作小圓球 ,則這些全同的小圓球最緊密的堆積稱為密堆積 ,密堆積所對應(yīng)的配位數(shù) ,就是晶體結(jié)構(gòu)中最大的配位數(shù) 全同的小圓球平鋪在平面上 ,任一個球都與 6 個球相切 .每三個相切的球的中心構(gòu)成一個等邊三角形 ,并且每個球的周圍有 6 個空隙 C 層有兩種不同的堆法 : C 層排列之一 —— 六角 密排晶格 :原子球排列方式按照 AB AB AB… ,垂直方向的軸稱為 c軸 例如 : Be,Mg,Zn,Cd 具有六角密排晶格結(jié)構(gòu) C 層排列之二 —— 面心立方晶格結(jié)構(gòu) 原子球按照 ABC ABC ABC…形成面心立方晶格 例如 : Cu,Ag,Au,Al 具有面心立方晶格結(jié)構(gòu) 金剛石由碳原子構(gòu)成 ,在面心立方晶格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上多了 4個碳原子 ,這 4個原子分別位于 4個空間對角線的 1/4 處 ,1 個碳原子和其它 3 個碳原子構(gòu)成了一個正四面體 重要的半導(dǎo)體材料 ,例如 ,Ge,Si 等都有四個價電子 ,具有金剛石結(jié)構(gòu) 種化合物晶體結(jié)構(gòu) NaCl 晶格結(jié)構(gòu) :典型的離子晶體 ,Na+和 Cl離子分別構(gòu)成面心立方格子 ,由這兩個格子套構(gòu)而成 CsCl 結(jié)構(gòu)：是由兩個簡立方的子晶格彼此沿立方體空間對角線位移 1/2 的長度套構(gòu)而成 閃鋅礦結(jié)構(gòu) 立方系的 ZnS具有和金剛石類似的結(jié)構(gòu) ,其中的 Zn和 S分別組成面心結(jié)構(gòu)的子晶格沿空間對角線位移 1/4 的長度套構(gòu)而成 許多重要的化合物 ,如半導(dǎo)體 GaAs,InSb 等是閃鋅礦結(jié)構(gòu) 167。 晶體結(jié)構(gòu)的周期性與基本定義 空間點陣學(xué)說 空間點陣定義：晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以概括為是由一些相同的點子在空間有規(guī)則地作 周期性的無限分布，這些點子的總體稱為點陣。 基本定義 ：組成晶體的基本結(jié)構(gòu)單元，可以是單個原子或多個原子的原子團(tuán)。 ：空間點陣學(xué)說中的點子代表著結(jié)構(gòu)相同的位置。 ：結(jié)晶學(xué)中首先考慮晶體結(jié)構(gòu)的周期排列特征，挑選各基元中的任一點，把最近鄰點相連接，抽象出三維幾何網(wǎng)絡(luò) , 則此網(wǎng)絡(luò)就叫晶格或布喇菲格子，網(wǎng)格點就叫格點。除邊界以外 , 布喇菲格子內(nèi)每一個格點都是等價的 , 它代表的內(nèi)容、它的環(huán)境與所處的地位是相同的。 單原子晶體：原子位置 多原子晶體：基元重心 ：以任意 格點為原點，選取三個不共面的矢量 簡單晶格每個原子的位置坐標(biāo)都可以寫成： ：以任意格點為頂點，邊長為該方向的周期的平行六面體作為重復(fù)單元，它們平行堆積，既無交疊，也無間隙，充滿了整個晶格，這樣的結(jié)構(gòu)單元稱為原胞。 特點：格點在頂點上，反映了晶格的周期性，體積為 1 個格點所占的體積 ：除了周期性外，晶體還有自己的特殊性，為了同時反映晶格的對稱性，往往選取體積較大的結(jié)構(gòu)單元，平行堆積，無交疊無間隙，充滿了整個晶格，此結(jié)構(gòu)單元稱為晶胞。 特點：格點可以在頂點上，體心和面心上，反映了晶格的周期性，體 積 1 個原胞所占的體積的若干倍 . lattice：結(jié)點的總體。其特點是：每個結(jié)點周圍的情況都一樣，每個結(jié)點都是等價的，基元只有一個原子的晶格。 晶體結(jié)構(gòu) =基元 +布喇菲格子 對于簡單晶格 ,任一原子 A 的位矢可表示為 : ：基元是兩種或兩種以上
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