天津大学《半导体物理学》课件-晶体结合.pdfVIP

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为什么晶体具有不同的几何结构呢?

这取决于组成晶体的元素的性质及其相互作用。

第二章晶体的结合在晶体中:

束缚原子和分子的力主要是静电力Electrostatic

Chapter2.CrystalBindingforce(吸引和排斥)。

磁力的作用是很微弱的。

万有引力gravity则可以忽略。

原子内电子的运动,对结合力Bindingforce产生

重要的影响。

晶体的几种结合类型,主要是由原子和分子周围

电子分布的差异决定的。

从能量的角度来看:

EN组成某个晶体的N个原子在自由状态时的总

能量。

EO晶体处于稳定状态时的总能量(动能和势

能)。

EB晶体的结合能。

晶体的结合能:

E(cohesiveenergy)E(freeenergy)E(crystalenergy)

BNO

§2-1结合力Bindingforce的普遍性质与结合能

早期人们对结合能的研究很重视,希望能了

解晶体结构的稳定性,同时由结合能出发计研究组成晶体的原子结构和它们之间的结合

算晶体的一些平衡态性质。力与结合力的性质,是固体物理SolidState

Physics中最基本、最重要的问题之一。

现在,在新材料的研究中,通过结合能的计

算对可能的结构进行判断仍颇受关注;同时,在晶体中,粒子的相互作用可分为吸引作用

基于密度泛函理论和高性能计算机应用的计和排斥作用两类:

算材料的发展,也使得对共价晶体和金属结当粒子间距离较远时,吸引作用为主;

合能的计算更为准确。但总体来讲,人们更当粒子间距离较近时,排斥作用为主;

多的关注材料的能带结构Bandstructure、当粒子间距离适当时,二者相等,相互抵

非平衡性质Non-equilibriumnature、光学吸消,使晶体中的粒子处于平衡状态

收特性Opticalabsorptioncharacteristics等。Balancedstate。

1

不同的晶体具有不同的结合力类型,但它们如左图,表示的是原

子间的相互作用力f

的结合力在定性上却具有共同的普遍性质。

及能量u随原子间

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