固體物理教案.ppt

1、1，A，如何描述晶體中原子排列的順序？布拉菲格理論，2，A，1.3.1布拉菲格空間，晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看作是空間中一些相同點(diǎn)的周期性和無(wú)限分布，相關(guān)概念：節(jié)點(diǎn)，格，(c)，原始：晶體的基本結(jié)構(gòu)單位，3，A，格的特征，晶體結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)抽象，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相同的周圍環(huán)境。一維、二維和三維格分別稱為線性格、平面格和空間格。從點(diǎn)陣中的任何一點(diǎn)來看，粒子的排列都是一樣的，4、A、圖元的特征，一個(gè)圖元對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)；原語(yǔ)(節(jié)點(diǎn))周圍的環(huán)境是相同的(等價(jià)的)；原始人體內(nèi)有一種結(jié)構(gòu)，可以由一種或幾種原子組成。要求：a .區(qū)分節(jié)點(diǎn)和原子；從不同的晶體結(jié)構(gòu)中正確選擇基元。錯(cuò)，基元可以是具有相同化學(xué)成分、空間結(jié)構(gòu)、排列方

2、向和周圍環(huán)境的原子、分子、離子或離子簇。5，A，節(jié)點(diǎn)示意圖，節(jié)點(diǎn)可以取在本原的重心或本原的其他點(diǎn)，選擇節(jié)點(diǎn)，6，A，晶格本原=晶體結(jié)構(gòu)，構(gòu)造晶體結(jié)構(gòu)，7，A，晶格(Bragg lattice)，使平行的直線以三個(gè)不同的方向穿過晶格中的節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)完全掃過，形成三維周期性網(wǎng)格。，8，A，周期：晶格中兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)在某個(gè)方向上的距離稱為該方向上的周期。原細(xì)胞：一個(gè)以節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)、以三個(gè)不同方向的周期為邊長(zhǎng)的平行六面體可以作為晶格的重復(fù)單元，體積最小的重復(fù)單元稱為原細(xì)胞。特點(diǎn)：最小的重復(fù)單元；格點(diǎn)只出現(xiàn)在平行六面體的頂角上；每個(gè)原細(xì)胞包含一個(gè)格子；原細(xì)胞選擇有多種形式，但原細(xì)胞體積相等。1.3.2原始細(xì)

3、胞的分類，1。原細(xì)胞(固體物理原細(xì)胞，基本原細(xì)胞)，9，A，原細(xì)胞選擇的多樣性，10，A，2。結(jié)晶原細(xì)胞(常規(guī)細(xì)胞、布拉菲原細(xì)胞)，結(jié)構(gòu)：使三個(gè)基本向量的方向盡可能沿空間對(duì)稱軸方向，具有明顯的對(duì)稱性和周期性。與原始原圖元相比，形體中心立方體和面中心立方體的特征在于晶體原圖元不僅在平行六邊形的頂角有格點(diǎn)，而且在表面和內(nèi)部也有格點(diǎn)。它的體積是固體物理學(xué)原始細(xì)胞體積的整數(shù)倍。細(xì)胞選擇的原理瘧原蟲實(shí)際上是一個(gè)對(duì)稱的細(xì)胞。選擇瘧原蟲的原則如下：(1)選擇的平行六面體應(yīng)代表整個(gè)空間晶格的對(duì)稱性。(2)平行六面體中有盡可能多的相等的邊和角。(3)平行六面體中有盡可能多的直角。(4)在上述三種情況下，選擇體積

4、最小的平行六面體。在晶體學(xué)中，有三種屬于立方系統(tǒng)的布拉菲原細(xì)胞：簡(jiǎn)單立方、體心立方和面心立方。立方晶系的三個(gè)基本矢量具有相同的長(zhǎng)度并且相互垂直、13、A。結(jié)構(gòu)：以一個(gè)格點(diǎn)為原點(diǎn)并與其他格點(diǎn)相連的垂直平面(或垂直線)。被這些垂直平面(或垂直線)包圍的最小體積(或面積)是W-S原細(xì)胞。3。Wigner-Seitz原細(xì)胞，是晶體體積的最小重復(fù)單位，每個(gè)原細(xì)胞只包含一個(gè)晶格。它的體積與固體物理原細(xì)胞的體積相同。由于W-S原細(xì)胞的結(jié)構(gòu)不涉及任何特殊的基向量選擇，因此它與相應(yīng)的布拉菲原細(xì)胞具有相同的對(duì)稱性，也稱為對(duì)稱原細(xì)胞。14，A，布拉格單元的基本矢量是沿晶軸的，晶軸作為坐標(biāo)軸，I，J和K用于表示坐標(biāo)系

5、的單位矢量。質(zhì)粒細(xì)胞和立方系統(tǒng)細(xì)胞的示意圖如下圖所示：立方系統(tǒng)質(zhì)粒細(xì)胞的幾何特征，15，A，1。立方系統(tǒng)，1.3.3為坐標(biāo)軸的單位向量，質(zhì)粒細(xì)胞的體積為3360。讓晶格常數(shù)(質(zhì)粒細(xì)胞的邊長(zhǎng))為，即立方體邊長(zhǎng)為，體積為固體物理原細(xì)胞的體積、18、A、(3)體心立方，平均而言，每個(gè)Brahfi原細(xì)胞包含2個(gè)格點(diǎn)。固體物理學(xué)中的原細(xì)胞體積，19，A，雙晶格，定義：在本原體中有兩個(gè)或兩個(gè)以上原子的晶格，(A)菱形結(jié)構(gòu)，它由兩個(gè)面心立方子晶格嵌套而成，沿身體對(duì)角線移動(dòng)1/4長(zhǎng)度，其布拉格晶格是面心立方。鉆石結(jié)構(gòu)屬于面心立方，每個(gè)晶體原細(xì)胞包含四個(gè)格點(diǎn)。20，A，每一個(gè)菱形結(jié)構(gòu)的固體物理原細(xì)胞包含一個(gè)晶格

6、，而這個(gè)原細(xì)胞由兩個(gè)碳原子組成，分別位于(000)和(000)。金剛石結(jié)構(gòu)的原始晶胞特征，21、A、閃鋅礦結(jié)構(gòu)、也稱GaAs立方硫化鋅結(jié)構(gòu)普通閃鋅礦結(jié)構(gòu)晶體：砷化鎵C1-和Na形成面心立方亞晶格。其布拉格晶格是面心立方。氯化鈉的結(jié)構(gòu)屬于面心立方。23，A，氯化鈉結(jié)構(gòu)的原細(xì)胞特征，每個(gè)固體物理原細(xì)胞包含一個(gè)晶格，而每個(gè)晶體學(xué)原細(xì)胞包含四個(gè)晶格。固體物理學(xué)中氯化鈉的原始細(xì)胞選擇方法與面心立方的簡(jiǎn)單晶格相同。原始人由氯和鈉組成。Cl-的坐標(biāo)為，na的坐標(biāo)為(000)。24，A，(c)氯化銫結(jié)構(gòu)。氯化銫結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)簡(jiǎn)單的立方體子晶格沿身體對(duì)角線以1/2嵌套而成的。Cl-和Cs分別形成簡(jiǎn)單立方晶格，布拉

7、格晶格是簡(jiǎn)單立方晶格，氯化銫結(jié)構(gòu)屬于簡(jiǎn)單立方晶格。25，A，氯化銫結(jié)構(gòu)，每個(gè)固體物理原細(xì)胞包含一個(gè)晶格，每個(gè)晶體原細(xì)胞包含一個(gè)晶格。本原由一個(gè)Cl-和一個(gè)Cs組成。C1的坐標(biāo)為，而Cs的坐標(biāo)為(000)。26，A，(d)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，通常以ABO3的形式書寫。鋇、鈦和三個(gè)氧各由簡(jiǎn)單的立方體子點(diǎn)陣組成，鈦酸鋇由五個(gè)簡(jiǎn)單的立方體子點(diǎn)陣嵌套而成。一個(gè)晶胞包含一個(gè)鋇原子、一個(gè)鈦原子和三個(gè)氧原子。氧八面體結(jié)構(gòu)和27，A，(e)-鎢鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，兩個(gè)B原子和六個(gè)A原子各構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的立方體。鎢結(jié)構(gòu)由8個(gè)嵌套的子晶格組成。一個(gè)晶胞包含2個(gè)b原子和6個(gè)a原子。28，A，(f)C60晶體結(jié)構(gòu)在1985年，H.Kro

8、to，R . Curl和E.Smally獲得了由60個(gè)碳原子組成的異常高的C60簇，這表明它具有特別穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。29，A，C60分子被稱為巴克敏斯特富勒烯，簡(jiǎn)稱富勒烯，也常被稱為巴克球或足球烯烴。C60的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于具有12個(gè)頂角的截頭二十面體，具有二十面體群(Ih)的對(duì)稱性。五角環(huán)由鍵長(zhǎng)為0.145納米的單鍵組成。兩個(gè)六邊形的公共邊是雙鍵，鍵長(zhǎng)為0.140納米，30，A，1，晶胞體積2，原子序數(shù)(或晶格數(shù))3，原晶胞體積4，每單位體積原子序數(shù)(晶格數(shù))5，最近鄰原子序數(shù)6，最近鄰原子間距7，下鄰原子序數(shù)8，下鄰原子間距9，堆積因子(或密度)， 描述單元的幾何特征參數(shù)，31，A，最近鄰例如，在一個(gè)簡(jiǎn)單的立方體中，最近鄰的數(shù)量是6體心立方，最近鄰的數(shù)量是8面心立方，最近鄰的數(shù)量是12，32，A。最近鄰距離是一個(gè)原子，最近鄰之間的距離越大，原子的排列越稀少。例如，簡(jiǎn)單立方體，最近鄰間距是體心立方，最近鄰間距是0.866a面心立方，最近鄰間距是0.707a，33，A，第二鄰的數(shù)量在一個(gè)原子附近具有第二或第二最短距離的原子的數(shù)量是12個(gè)體心立方。下一個(gè)相鄰原子的數(shù)目是6個(gè)面心立方，