固体物理第一章总结完全版.docxVIP

晶体的结构本章内容1、晶体的共性 ( crystal characters )2、晶格及其平移对称性（lattice and translation symmetry）3、晶列和晶面（crystal array and plane）4、晶体的宏观对称性（crystal symmetry）本章要求1、掌握晶体的特征。晶格周期性的描述方法：基元、布拉菲格子、原胞、基矢的概念。简单格子与复式格子，原胞、晶胞的概念与选取。常见晶格结构及其代表晶体。2、掌握晶列与晶面，晶向指数与晶面指数（密勒指数）的含义与确定方法。3、熟悉晶体的对称操作、对称素的概念，晶体点群的基本知识。七大晶系与十四种布拉菲格子。三、本章知识框图四、本章知识要点1、晶体的共性一、长程有序长程有序:晶体中的原子都是按一定规则排列的，这种至少在微米量级范围的有序排列，称为晶体的长程有序。二、自限性和晶面角守恒定律自限性:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性，称为晶体的自限性。由于生长条件的不同，同一种晶体的外形会有差异。晶面角守恒定律:尽管同一种晶体的外形可能不同，但相应的两晶面之间的夹角总是不变的，这一规律称为晶面角守恒定律。三、各向异性各向异性：晶体对光、电、磁、热以及抵抗机械和化学作用在各个方向上是不一样的（等轴系晶体除外），这称为晶体的各项异性。各向异性的表现有一下几个方面：（1）平行石英晶体的晶轴入射的单色光，不产生双折射；而沿其它方向入射的单色光，会产生双折射。（2）晶体具有沿某些确定方位的晶面发生劈裂的现象，晶体的这一解理性也是各向异性的表现。（3）外形上也可反映晶体的各向异性。不同方位晶面的形状、大小不同。四、固定熔点晶体有固定的熔点。2、常见的晶体结构一、晶格：晶体中原子排列的具体形式。不同晶体原子规则排列的具体形式如果是不同的，则它们具有不同的晶体结构；若晶体的原子排列形式相同，只是原子间的距离不同，则它们具有相同的晶体结构。二、分类：1、简单立方晶体结构可以把晶格设想成原子球的规则堆积，在一个平面内最简单的堆积是正方排列。任一原子球与同一平面店内的四个最相邻近似相切。把这样的原子层叠起来，各层的球完全对应，就形成所谓的简立方结构。用圆点表示圆点的位置—得到简单立方晶格结构。2、体心立方晶格结构如果把简立方堆积的原子球均匀的散开一些，在原子球的空隙内放一个全通的原子球，使空隙内的原子球与最近邻的八个原子球相切，即构成体心立方结构。3、密堆积结构晶体原子球如果要构成最紧密的排列，每一个球都必须与同平面内相邻的6个原子球相切，原子球在一个平面内最紧密的排列方式，称为密排面。把密排面叠起来可以形成原子最紧密堆积的晶格。最紧密的堆积可以形成两种不同最紧密的晶格排列——六角密排和立方密排。在堆积时，如果第二层密排面上的原子球的球心对准前一层的球隙，第三层的原子球心对准第二层的球隙并和第一层的原子球心一一对准，典型的结构单元如图所示,这样的得到晶格，称为六角密排晶格（hexagonal close-packed； hcp）。六角密排晶格的典型结构单元在堆积时，如果第二层密排面上的原子球的球心对准前一层的球隙，第三层的原子球心对准第二层的其他三个未被第一层占据的球隙，第四层原子球心与第一层的原子球心一一对准，第五层与第二层对应，则得到如图所示的立方密排晶格（cubic close-packed；ccp），即形成面心立方（face-centered cubic；fcc）晶体结构。立方密排（面心立方）晶格的典型特点面心立方晶格结构（在做题过程中我们也遇到了原子数面密度，即原子数与晶面面积的比值 )4、金刚石结构：金刚石结构是由两个碳原子构成的面心立方子晶格沿着立方对角线的方向彼此移动对角线长度的1/4套构而成。半导体材料，单晶硅、单晶锗的结构与金刚石结构相同。5、氯化钠型结构:氯化钠晶格是由纳离子和氯离子相间排列构成的。钠离子和氯离子各自构成一面心立方格子，彼此之间沿立方边位移立方边的一半穿套而成，也就是说，氯化钠晶体是两种不同离子各自构成的面心立方子晶格套构形成的。6、氯化铯型结构:氯离子位于立方体的顶角，铯离子则位于中心。氯离子与铯离子各自构成一简立方子晶格，沿立方体的对角线位移一半长度套构而成。7、闪锌矿结构：硫化锌的结构与金刚石结构相似，只要将金刚石结构的基元换成相同位置的一对硫原子和锌原子就可以了。锑化铟、砷化镓、磷化铟等Ⅲ-Ⅴ族化合物具有与硫化锌的结构相同，统称为闪锌矿结构。8、钙钛矿结构钙钛矿结构是钛酸钙（）类型的结构。重要的压电铁电晶体，如钛酸钡（）、锆酸铅（）、铌酸锂（）、钽酸锂（）等都是钙钛矿结构。下面以钛酸钡为例来说明这种结构在立方体的顶角上是钡（Ba），体心是钛（Ti）,面心是氧（O）。氧分成了三组，处于立方体相对面心上的两个氧为一组，三组氧