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《半导体物理》 教案 1 第一章 半导体中的电子状态 §1.1 晶体结构预备知识，半导体晶体结构 本节内容 ： 1. 晶体结构的描述（有关的名词） 格点：空间（一维或多维）点阵中的点（结点） 晶列：通过任意；两格点所作的（晶列上有一系列格点） 晶向：在坐标系中晶列的方向（确定晶向的方法待定）用晶向指数表示；如 [110] 。 晶面：通过格点作的平面。 一组平行的晶面是等效的， 其中任意两晶面上的 格点排列是相同的， 且面间距相等。 晶面用晶面指数 （密勒指数）表示，如 （111）， （100）…… 反映晶体周期性的重复单元，有两种选取方法： 在固体物理学中——选取周期最小的重复单元，即原胞。 在晶体学中——由对称性取选最小的重复单元，即晶胞（单胞） 基矢：确定原胞（晶胞）大小的矢量。原胞（晶胞）以基矢为周期排列，因 此，基矢的大小又成为晶格常数。 晶轴：以（布拉菲）原胞（或晶胞）的基矢为坐标轴——晶轴 格矢：在固体物理学中，选某一格点为原点 O，任一格点 A 的格矢 R ＝l a +l a +l a ， l 、 l 、 l 为晶轴上的投影，取整数， a 、a 、 A 1 1 2 2 3 3 1 2 3 1 2 a3 为晶轴上的单位矢量。 在结晶学中（用的较多） ，选某一格点为原点 O，任一格点 A 的格矢 RA ＝ l1 a + l2 b +l3 c ，l1 、l 2 、l3 为对应晶轴上的投影， 取有理数， a 、b 、 c 为晶轴上的单位矢量。 晶列指数及晶向：格矢在相应晶轴上投影的称作晶列指数， 并用以表示晶向， 即格矢所在的晶列方向。 固体物理学中，表示为 [ l1 l2 l 3 ] ，投影为负值时， l 的数字上部冠负号。 等效晶向用 表示。 晶面：通过格点作的平面，用晶面指数表示。 晶面指数：表示晶面的一组数。 晶向与晶面的关系： 在正交坐标系中， 晶面指数与晶面指数相同时， 晶向垂 直于晶面。 2. 几种晶格结构 结晶学晶胞： 1） 简立方 : 立方体的八个顶角各有一个原子。 2 ） 体心立方：简立方的中心加进一个原子。 3 ） 面心立方：简立方的六个面的中心各有一个原子。 4 ） 金刚石结构 : 同种原子构成的两个面心立方沿体对角线相对位移体对角 2 1 线的 套构而成。 4 1 1 每个晶胞含原子数： 8 （顶角）＋ 6 （面心）＋4 （体心）＝8 个 8 2 如果只考虑晶格的周期性，可用固体物理学原胞表示： 1、 简立方原胞：与晶胞相同，含一个原子。 3 2、 体心立方原胞：为棱长 a 的简立方，含一个原子。 2 2 3、 面心立方原胞： 为棱长 a 的菱立方