固體物理教案

1、第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).(b)(c)(a)第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).1.3.1 布喇菲空間點(diǎn)陣布喇菲空間點(diǎn)陣( (b) )( (c) )( (a) )第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).點(diǎn)陣的特點(diǎn)點(diǎn)陣的特點(diǎn)第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).基元的特點(diǎn)基元的特點(diǎn)錯誤錯誤AB第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).結(jié)點(diǎn)示意圖結(jié)點(diǎn)示意圖節(jié)點(diǎn)可以取在基元的重心，也可以取在基元的其它點(diǎn)上結(jié)點(diǎn)的選取結(jié)點(diǎn)的選取第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).晶格晶格+基元基元=晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建晶體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).晶格（布喇菲格子）晶格（布喇菲格子）第一章第

2、一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).特點(diǎn)：特點(diǎn)：體積最小的重復(fù)單元；體積最小的重復(fù)單元；格點(diǎn)只出現(xiàn)在該平行六面體格點(diǎn)只出現(xiàn)在該平行六面體的頂角上；的頂角上；每個原胞包含一個格點(diǎn)；每個原胞包含一個格點(diǎn)； 原胞的選擇方式有多種形狀，原胞的選擇方式有多種形狀，但原胞體積相等。但原胞體積相等。1.3.2 原胞的分類原胞的分類1. 1. 原胞（固體物理學(xué)原胞，初基原胞）原胞（固體物理學(xué)原胞，初基原胞）第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).原胞選取的多樣性原胞選取的多樣性第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).2. 結(jié)晶學(xué)原胞（慣用晶胞，布喇菲原胞）結(jié)晶學(xué)原胞（慣用晶胞，布喇菲原胞）構(gòu)造：使三個基矢的方向盡可能地沿著空

3、間對稱軸的方向，它具有明顯構(gòu)造：使三個基矢的方向盡可能地沿著空間對稱軸的方向，它具有明顯 的對稱性和周期性。的對稱性和周期性。圖圖 體心立方和面心立方布喇菲原胞和初基原胞對照體心立方和面心立方布喇菲原胞和初基原胞對照特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)晶學(xué)原胞不僅在平行六結(jié)晶學(xué)原胞不僅在平行六面體頂角上有格點(diǎn)，面上面體頂角上有格點(diǎn)，面上及內(nèi)部亦可有格點(diǎn)。其體及內(nèi)部亦可有格點(diǎn)。其體積是固體物理學(xué)原胞體積積是固體物理學(xué)原胞體積的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).cbaaccbba,第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu). 特點(diǎn)：特點(diǎn)：它是晶體體積的最小重復(fù)單元，它是晶

4、體體積的最小重復(fù)單元，每個原胞只包含每個原胞只包含1個格點(diǎn)。其體積與個格點(diǎn)。其體積與固體物理學(xué)原胞體積相同。固體物理學(xué)原胞體積相同。第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).立方晶系布喇菲原胞第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).accbba cba k, j,i取取 為坐標(biāo)軸的單位矢量為坐標(biāo)軸的單位矢量, , kac , jab, iaa 布喇菲原胞的體積布喇菲原胞的體積: :3aV 設(shè)晶格常量設(shè)晶格常量( (布喇菲原胞棱邊的長度) )為為a, ,即立方體邊長為即立方體邊長為a, ,圖5 立方晶系的晶胞原子位置示意圖cba第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).(1)(1)簡立方簡立方abckaajaa

5、iaa 321每個布喇菲原胞包含每個布喇菲原胞包含1個格點(diǎn)。固體物理學(xué)原胞的體積固體物理學(xué)原胞的體積3a 第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).（2）面心立方）面心立方平均每個布喇菲原胞包含平均每個布喇菲原胞包含4個個格點(diǎn)格點(diǎn)。 332141aaaa jiaakiaakjaa 222321固體物理學(xué)原胞的體積固體物理學(xué)原胞的體積1a3a2aiajaka第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).（3）體心立方）體心立方 kjiaakjiaakjiaa 222321平均每個布喇菲原胞包含平均每個布喇菲原胞包含2個個格點(diǎn)格點(diǎn)。 332121aaaa iajaka1a3a2a固體物理學(xué)原胞的體積固體物理學(xué)原胞

6、的體積第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).復(fù)式晶格復(fù)式晶格(a)(a)金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)u金剛石結(jié)構(gòu)是由兩個面心立方子晶格沿體對角線位移1/4的長度套 構(gòu)而成,其布喇菲晶格為面心立方。u金剛石結(jié)構(gòu)屬面心立方，每個結(jié)晶學(xué)原胞包含4個格點(diǎn)。c cc c第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).c cc c 金剛石結(jié)構(gòu)每個固體物理學(xué)原胞金剛石結(jié)構(gòu)每個固體物理學(xué)原胞包含包含1個格點(diǎn)個格點(diǎn), ,基元由兩個碳原子組成基元由兩個碳原子組成, ,位于（位于（000）和）和 處。處。 414141金剛石結(jié)構(gòu)的原胞特點(diǎn)金剛石結(jié)構(gòu)的原胞特點(diǎn)第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).閃鋅礦結(jié)構(gòu)(Zincblende struc

7、ture)第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).（b）氯化鈉結(jié)構(gòu)氯化鈉結(jié)構(gòu) 氯化鈉結(jié)構(gòu)由兩個面心立方子晶格沿體對角線位移氯化鈉結(jié)構(gòu)由兩個面心立方子晶格沿體對角線位移1/21/2的的 長度套構(gòu)而成。長度套構(gòu)而成。Cl- -和和Na+ +分別組成面心立方子晶格。分別組成面心立方子晶格。其布喇菲晶格為面心立方。其布喇菲晶格為面心立方。氯化鈉結(jié)構(gòu)屬面心立方。第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).氯化鈉結(jié)構(gòu)的原胞特點(diǎn)氯化鈉結(jié)構(gòu)的原胞特點(diǎn)u每個固體物理學(xué)原胞包含每個固體物理學(xué)原胞包含1個格點(diǎn)，每個結(jié)晶學(xué)原胞包含個格點(diǎn)，每個結(jié)晶學(xué)原胞包含4個格個格點(diǎn)。點(diǎn)。u氯化鈉的固體物理學(xué)原胞選取方法與面心立方簡單格子的選氯

8、化鈉的固體物理學(xué)原胞選取方法與面心立方簡單格子的選取方法相同。取方法相同。u基元由一個基元由一個Cl- -和一個和一個Na+ +組成。組成。 212121uCl- -的坐標(biāo)為的坐標(biāo)為 ，Na+ +的坐標(biāo)為的坐標(biāo)為(000)。 第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).(c)(c)氯化銫結(jié)構(gòu)氯化銫結(jié)構(gòu) Cl Cs 氯化銫結(jié)構(gòu)是由兩個簡立方子晶格沿體對角線位移氯化銫結(jié)構(gòu)是由兩個簡立方子晶格沿體對角線位移1/21/2的的長度套構(gòu)而成。長度套構(gòu)而成。 ClCl- -和和CsCs+ +分別組成簡立方格子，其布喇菲晶格分別組成簡立方格子，其布喇菲晶格為簡立方，氯化銫結(jié)構(gòu)屬簡立方。為簡立方，氯化銫結(jié)構(gòu)屬簡立方。

9、第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).氯化銫結(jié)構(gòu)的原胞特點(diǎn)氯化銫結(jié)構(gòu)的原胞特點(diǎn)u每個固體物理學(xué)原胞包含每個固體物理學(xué)原胞包含1個格點(diǎn)，每個結(jié)晶學(xué)原胞包含個格點(diǎn)，每個結(jié)晶學(xué)原胞包含1個個格點(diǎn)?；梢粋€格點(diǎn)?；梢粋€Cl- -和一個和一個Cs+ +組成。組成。 212121u Cl- -的坐標(biāo)為的坐標(biāo)為 ，Cs+ +的坐標(biāo)為（的坐標(biāo)為（000000）。）。 第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).(d)(d)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)常寫成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)常寫成ABO3的形式。的形式。BaOTi 鋇、鈦和鋇、鈦和3個氧各組成簡立方子晶格，鈦酸鋇是由個氧各組成簡立方子晶格，鈦酸鋇是由5個簡立方個簡立方子晶格套構(gòu)而成的。子晶格套構(gòu)而成的。一個晶胞包含一個晶胞包含1個鋇原子、個鋇原子、1個鈦原子和個鈦原子和3個氧原子。個氧原子。鈣鈦礦的氧八鈣鈦礦的氧八面體結(jié)構(gòu)面體結(jié)構(gòu)第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).(e)(e) - -鎢結(jié)構(gòu)鎢結(jié)構(gòu)B BB BAAAAAA兩個兩個B原子和原子和6個個A原子各組成簡立方。原子各組成簡立方。 -鎢結(jié)構(gòu)由鎢結(jié)構(gòu)由8個子晶格套構(gòu)而成。個子晶格套構(gòu)而成。一個晶胞包含一個晶胞包含2個個B原子和原子和6個個A原子。原子。第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).第一章第一章 晶體的結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu).第一章第一章 晶體