2014固體物理3內(nèi)聚能

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電荷與原子核的正電荷之間的靜電吸引相互作用磁力對內(nèi)聚力只有微弱影響，萬有引力可以忽略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晶體內(nèi)能的貢獻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，把晶體的各個原子分解為相距無限遠的、中性自由原 子所需的能量為| Uc | ，通常稱之為晶體的內(nèi)聚能以自由原子的能量為參考點，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（即零點），原子組成晶體后系統(tǒng)能量的降低稱為內(nèi)聚能，或者說也就是把一個晶體拆散成它的組成單元時， 外界需提供的能量。它表示晶體結(jié)合的強弱，組成晶體時放出的能量

3、多，拆散時供給的能量也多，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)合的晶體稱為離子晶體。以正負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。引力是異類離子間的庫侖引力，斥力來自同類離子間的庫侖斥力及泡利不相容原理，為了能夠穩(wěn)定組晶體，正負離子是交替排列的，每一類離子都是以異類離子為最近鄰，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共價結(jié)

4、合：以共價鍵結(jié)合的晶體稱為共價晶體。它是以每個原子貢獻一個電子組成共價鍵而形成的，共價鍵中的兩個電子是自旋反平行的，共價鍵具有飽和性和，一個原子只能與周圍一定數(shù)目的原子組成共價鍵，外層電子不到半滿（少于4個），都可形成共價鍵，若原子的價電子數(shù)大于4，只有8-Z個電子才能形成共價鍵（Z為價電子數(shù)），所謂是只能在價電子出現(xiàn)幾率最大的方向形成共價鍵。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，金屬中的原子的價電子脫離母體原子形成自由傳導(dǎo)電子由其與失去了價電子的實之間的庫侖作用而結(jié)合，原子實淹沒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，對原子的排列方向無要求，因此金屬較

5、容易發(fā)生形變， 原子間可相互移動，有很好的塑性。4互作用：互作用發(fā)生在本來就具有穩(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)合的晶體稱為氫鍵晶體。氫有許多獨具的特點：a氫的原子實是一個質(zhì)子，約10-13cm，比通常的原子實要小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只有兩個電子就可（8個電子）要少。滿殼層，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)與晶體的具對于原子間的吸引力，不同的結(jié)合方式有不同的機理，例如：11原子或的電偶極矩之間的相互作用耳斯結(jié)合正負離子之間的庫侖作用力離子結(jié)合第 3 章晶體結(jié)合與彈性常量對于原子間的