2014固體物理3內(nèi)聚能VIP

1、第 3 章§1、晶體結(jié)合的基本形式晶體結(jié)合與彈性常量什么使晶體維系在一起？1.晶體中原子之間的相互作用晶體或其它固體的內(nèi)聚力應(yīng)全部歸因于電子的負(fù)電荷與原子核的正電荷之間的靜電吸引相互作用磁力對(duì)內(nèi)聚力只有微弱影響，萬(wàn)有引力可以忽略1第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量原子間相互作用力示意圖F排斥力總合力rr0rmO吸引力絕對(duì)零度和不考慮外力2第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量2.晶體的內(nèi)能吸引和排斥作用對(duì)晶體內(nèi)能的貢獻(xiàn)U (r) = - AUarmBU (r) =U (r)rrnU(r)r晶體總內(nèi)能r0U (r) = - A+ BrOrmrn其中，能量的零點(diǎn)取在 r處，m<nUa (r)3第

2、3 章晶體結(jié)合與彈性常量3. 晶體的內(nèi)聚能UF µ - dU (r)U (r)U(r)dr在 r=r0 處 F = 0 ，因此dU (r) = 0rr0OrU(r)dra即在 r=r0 處晶體內(nèi)能具有最小值Uc，也就是說(shuō)，把晶體的各個(gè)原子分解為相距無(wú)限遠(yuǎn)的、中性自由原 子所需的能量為| Uc | ，通常稱(chēng)之為晶體的內(nèi)聚能以自由原子的能量為參考點(diǎn)，原子組成晶體后系統(tǒng)能量的降低。4第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量以自由原子的能量為參考點(diǎn)（即零點(diǎn)），原子組成晶體后系統(tǒng)能量的降低稱(chēng)為內(nèi)聚能，或者說(shuō)也就是把一個(gè)晶體拆散成它的組成單元時(shí)， 外界需提供的能量。它表示晶體結(jié)合的強(qiáng)弱，組成晶體時(shí)放出的能量

3、多，拆散時(shí)供給的能量也多，內(nèi)聚能就大。第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量4.晶體常見(jiàn)的結(jié)合方式通常晶體有五種不同的結(jié)合方式：耳斯結(jié)合：氣體 Ar離子結(jié)合: 離子晶體共價(jià)結(jié)合：石金屬結(jié)合：金屬氫鍵結(jié)合：冰6第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量1離子性結(jié)合：以這種形式結(jié)合的晶體稱(chēng)為離子晶體。以正負(fù)離子作為組成晶體的結(jié)構(gòu)單元，如NaCl晶體，以Na+ ,Cl- 作為結(jié)構(gòu)單元而形成。引力是異類(lèi)離子間的庫(kù)侖引力，斥力來(lái)自同類(lèi)離子間的庫(kù)侖斥力及泡利不相容原理，為了能夠穩(wěn)定組晶體，正負(fù)離子是交替排列的，每一類(lèi)離子都是以異類(lèi)離子為最近鄰，泡利原理產(chǎn)生的斥力是短程力，只有電子態(tài)交疊才出現(xiàn)。第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量2共價(jià)結(jié)

4、合：以共價(jià)鍵結(jié)合的晶體稱(chēng)為共價(jià)晶體。它是以每個(gè)原子貢獻(xiàn)一個(gè)電子組成共價(jià)鍵而形成的，共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子是自旋反平行的，共價(jià)鍵具有飽和性和，一個(gè)原子只能與周?chē)欢〝?shù)目的原子組成共價(jià)鍵，外層電子不到半滿(mǎn)（少于4個(gè)），都可形成共價(jià)鍵，若原子的價(jià)電子數(shù)大于4，只有8-Z個(gè)電子才能形成共價(jià)鍵（Z為價(jià)電子數(shù)），所謂是只能在價(jià)電子出現(xiàn)幾率最大的方向形成共價(jià)鍵。第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量3金屬性結(jié)合：原子組成金屬晶體后，金屬中的原子的價(jià)電子脫離母體原子形成自由傳導(dǎo)電子由其與失去了價(jià)電子的實(shí)之間的庫(kù)侖作用而結(jié)合，原子實(shí)淹沒(méi)在自由電子氣體之中，金屬結(jié)合傾向于原子按最緊密方式排列，對(duì)原子的排列方向無(wú)要求，因此金屬較

5、容易發(fā)生形變， 原子間可相互移動(dòng)，有很好的塑性。4互作用：互作用發(fā)生在本來(lái)就具有穩(wěn)定組態(tài)的原子與之間，由互作用結(jié)合而成的晶體稱(chēng)為晶體。第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量5氫鍵結(jié)合：以氫鍵結(jié)合的晶體稱(chēng)為氫鍵晶體。氫有許多獨(dú)具的特點(diǎn)：a氫的原子實(shí)是一個(gè)質(zhì)子，約10-13cm，比通常的原子實(shí)要小105倍。b氫有很高的電離能，約13.6eV(即把氫的核外電子拿走付出的能量),比Na、k高得多。（Na為5.14eV,k為4.34eV)c只有兩個(gè)電子就可（8個(gè)電子）要少。滿(mǎn)殼層，比其它原子第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量5.原子間吸引力及排斥力的機(jī)理吸引力與排斥力的物理體結(jié)合方式有關(guān)與晶體的具對(duì)于原子間的吸引力，不同的結(jié)合方式有不同的機(jī)理，例如：11原子或的電偶極矩之間的相互作用耳斯結(jié)合正負(fù)離子之間的庫(kù)侖作用力離子結(jié)合第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量對(duì)于原子間的