相關(guān)課程-固體物理本課固體性質(zhì)制備結(jié)構(gòu)表征物性研究應(yīng)用與

概究對象 二.固體物理的學(xué)科領(lǐng)域 工藝和理體物理研究方法：實驗性學(xué)科，宏觀表現(xiàn)－內(nèi)在本質(zhì)，晶格圖像－結(jié)合（1，2，3章晶格理內(nèi)

晶體中粒子的運動－缺陷（12章電子運動（4，5，6章 作業(yè)：書1.1--1.5，補充題1，3補充習(xí)將半徑為R的剛性球分別排成簡單立方、rb和rf的小剛球，試分別求出rp/R、rb/R和的最大值補充習(xí)由Vv=r3v一個原子（或離子）r（或離子）(1)sc結(jié) (2)fcc結(jié) (3) 石結(jié) (5)NaCl結(jié)構(gòu)第一章晶體結(jié)§1.1幾種常見的晶體結(jié)一、晶體的定晶體：組成固體的原子（或離子）在微觀上排列具有長程周期非晶體：組成固體的粒子只有短程序（和鍵角等具有一定的規(guī)律性），無長程周期性準(zhǔn)晶：有長程的取向序，沿取向序的對稱軸方向 規(guī)則網(wǎng) 無規(guī)網(wǎng) Al65Co25Cu10合二、幾種常見的元素晶密堆積一二二維正方堆

二維密排堆三維密排六方（hexagonalclose-packed,hcp）堆積排列方式ABABAB(六方密堆積)典型晶體：Be、Mg、Zn、Cd、Ti面心立方（face-centeredcubic,fcc）堆積排列方式ABCABC(立方密堆積)典型晶體：Ca、Sr、Al、Cu、Ag較松散的堆體心立方（body-centeredcubic,堆典型晶體：Li、Na、K、-Fe簡單立方（simplecubic,sc）堆石結(jié)

1 10 0 001002典型晶體 石、Si、Ge配位數(shù)：一個原子周圍最近鄰原子的數(shù)如：對于密堆積（hp和f）配位數(shù)為12；對于體心立方（b）配位數(shù)為8等。堆積系數(shù)

晶胞體積簡單化合物晶NaCl結(jié)典型晶體：NaCl、LiFKBrNaCl結(jié)構(gòu)中的八 CsCl結(jié)典型晶體：CsCl、CsBr、CsI閃鋅礦結(jié)典型晶體：ZnS、CdS、GaAs-SiC§1.2晶格的周期一、晶格與空間晶格：晶體中原子（或離子）空間點等同點系：晶格中所有與起始點在化學(xué)、物理幾何環(huán)境完全相同的點的集空間點陣：由等同點系所抽象出來的一系列在空間中周期排列的幾何點的集合體 點：空間點陣中周期排列的幾何 元：一個格點所代表的物理實二 和原 格矢:R：任一格

Rl

1如果所有l(wèi)1、l2和l3均為整數(shù)，則稱這組坐標(biāo)基1

a

和a 原空間點陣原空間點陣最小的重復(fù)單每個空間點陣原對于同一空間點原胞的體積均相原胞體積

va

a1

a3晶格原胞＝空間點陣原胞＋基Wigner-Seitz原胞（對稱原胞體心立方 和Wigner－Seitz原面心立 、原胞和Wigner－Seitz原晶格的分簡單晶格：每個晶格原胞中只含有一個原上都是完全等同的例：Na、Cu、Al等晶格均為簡單晶原子或離子簡單晶格必須由同種原子組成；反之，由同種原子組成的晶格卻不一定是簡單晶格。如 石、Mg、Zn、C60和NaCl等晶格都是復(fù)式晶12 12 131314443134441314142112212 三、倒格倒格子的定義

a a

a i,j=1,2,

a 倒格矢：G

n1、n2、n3倒格子原胞體積

b

b1 v

RG

2

h為整 §1.3晶體的宏觀對稱一、32種點點群符

Sch?nflies符號：用主軸＋腳國際符號：以特征方向的對稱性來表二、晶系和Bravais格晶胞及其坐標(biāo)晶胞：既能反映晶體的對稱性特征又能反映晶周期性（平移對稱性）的最小重復(fù)單晶 ：a、b、晶胞參量：a、b、c、、、 b方向指數(shù)和面指 晶面指數(shù)等效晶面

0 7個晶系晶對稱性特晶胞參所屬點Bravais格三只有1abC1、P單唯一2ab==90oC2、CS、P、正三個2ab=＝=D2、C2V、P、C、I、唯一3或=＝C3、S6、C3V、R四唯一4或a=b=＝=C4、S4、C4h、C4V、D2d、P、六唯一6或a=b=＝90o,C6、C3h、C6hD6、C6V、D3hH立四個=＝＝T、Th、O、P、I、14種Bravais格P：簡單Bravais格子C：底心Bravais格子I：體心Bravais格子F：面心Bravais格子R:Bravais格子H:六方Bravais格子P

RH

立方晶系 1bcajk1 1a 2

1ca

aki a 1abaij ca1

1abc

ai

jka a20 1abcai0

jk

1abcai

jk 晶體結(jié)構(gòu)＝空間點陣＋基 第二章晶體的結(jié)§2.1晶體結(jié)合的基本類一、離子晶滿足球密堆積原則結(jié)合能~150典型晶體：NaCl、LiF二、共價晶共價結(jié)合的特征是具有方向性和飽和性。電子云分布不是球?qū)ΨQ的，不滿足球密堆積原則。共價結(jié)合的鍵合能力相當(dāng)強，共價晶體一般硬度高，高。結(jié)合能：~150典型晶體 石、SiC三、金屬晶金屬晶體的最主具有高的導(dǎo)電性結(jié)合能~50典型晶體：Na、Cu四、分子晶分子結(jié)合的特征：電子云的分布基本上是球?qū)ΨQ的符合球密堆原則。VanderWaals結(jié)合相當(dāng)弱 很低（Kr:117Ar84K）結(jié)合能~1典型晶體：Ar、CH4五、氫鍵晶氫鍵晶體由氫原子與其他負(fù)電性較大的原子（如FO等）或原子團(tuán)結(jié)合而成 結(jié)合能~10典型晶體：H2O、HF、KH2PO4（KDP）§2.2晶體中粒子的相互作一、雙粒子模設(shè)晶體中任意兩個粒子的相互作用能可表為u(r)a吸引排斥r吸引排斥其中a、b、m、n若兩粒子要穩(wěn)定結(jié)合在一起，則必須滿足n>m。二、晶體的相互作用設(shè)晶體中有N個粒子，晶體的總相互作用能為

N

NN

bU2uij

uj

2

rn

j1

rj：第j個粒子到原點對立方晶體

jr

r:最近鄰兩粒子間距Ur

mrm mrm jnrnj

j0Ur

Arm rn其中A、B、m、n待定A2

mjmj

B2

njnj由平衡條

dUdr 0 0r0A,B,m,nU0A,B,m,n結(jié)合能W：設(shè)想將晶體拆分成無相互作用的單個原晶體的結(jié)合W>0W定義：體積壓縮模量（體變模量K dV dp為壓強增量，-dV/V為相對體積壓由熱力學(xué)第一定d