第3章 晶體結(jié)構(gòu).

1、晶格晶格晶格晶格分為分為7個晶系個晶系14種晶格類型種晶格類型簡單立方簡單立方 體心立方體心立方 面心立方面心立方簡單四方簡單四方 體心四方體心四方 簡單六方簡單六方 簡單菱形簡單菱形簡單正交簡單正交 底心正交底心正交 體心正交體心正交 面心正交面心正交簡單單斜簡單單斜 底心單斜底心單斜 簡單三斜簡單三斜按晶格結(jié)點在按晶格結(jié)點在空間的位置分空間的位置分布布, 晶格可分晶格可分14種形狀。種形狀。7 . 1X4.CaF2型型晶格：晶格：配位比：配位比：8:41. 離子半徑離子半徑 rrddrr pm95136231rdrpm136rpm41pm51pm65pm95432SiAlMgNarrrrp

2、m113pm99pm65pm312222SrCaMgBerrrrACBr4AC)(2BCABrr707. 04)(2ACAB45sinrrr4140.rr 414. 0rr732. 0rr配位數(shù)為配位數(shù)為 6414. 0rr半徑比半徑比配位數(shù)配位數(shù)晶體類型晶體類型0.2250.4144 4ZnS0.4140.7326 6NaCl0.7321.0008 8CsCl464. 014065rr1. 晶格能晶格能 U2. 晶格能晶格能 U 與物理性質(zhì)與物理性質(zhì)3. 晶格能晶格能 U 的計算的計算 玻恩玻恩-朗德公式朗德公式)11 (138490021nRZAZU晶格能晶格能rrR0Z Z1 1、Z Z

3、2 2：A A：NaCl NaCl 型：型： 1.7481.748CsCl CsCl 型：型： 1.7631.763ZnS ZnS 型：型： 1.6381.638n n：離子鍵離子鍵過渡鍵型過渡鍵型共價鍵共價鍵CO2晶體結(jié)構(gòu)圖晶體結(jié)構(gòu)圖蒽分子晶體結(jié)構(gòu)圖蒽分子晶體結(jié)構(gòu)圖自由電子的定向運動，產(chǎn)生導電性。自由電子的定向運動，產(chǎn)生導電性。自由電子運動中受核的引力，產(chǎn)生電阻。自由電子運動中受核的引力，產(chǎn)生電阻。自由電子運動中與原子核不斷碰撞，產(chǎn)生熱自由電子運動中與原子核不斷碰撞，產(chǎn)生熱能的交換。能的交換。自由電子的連接使金屬晶體形成密堆積結(jié)構(gòu)，原自由電子的連接使金屬晶體形成密堆積結(jié)構(gòu)，原子間可相互滑動。

4、子間可相互滑動。六方緊密堆積動畫六方緊密堆積動畫面心立方緊密堆積動畫面心立方緊密堆積動畫體心立方緊密堆積動畫體心立方緊密堆積動畫原子原子耐高溫，耐腐蝕、電絕緣、耐磨是新型高溫材料耐高溫，耐腐蝕、電絕緣、耐磨是新型高溫材料1. 肖特基缺陷肖特基缺陷(a) 單成分集合單成分集合(b) 多成分集合多成分集合化學計量化合物化學計量化合物非化學計量化合物非化學計量化合物FeFe(1-x)SCl-NaCl(1-x)Li+Li+sNi2+1-2sNi3+s Oe高溫超導材料高溫超導材料有序相連有序相連無序相連無序相連非晶體的特點非晶體的特點p各向同性各向同性p無明顯的固定熔點無明顯的固定熔點p熱導率和熱膨脹

5、性小熱導率和熱膨脹性小p可塑性和變形性大可塑性和變形性大新型非晶體新型非晶體微晶玻璃，非晶態(tài)半導體微晶玻璃，非晶態(tài)半導體1. 能帶理論的基本要點：能帶理論的基本要點：滿帶和空帶的重疊滿帶和空帶的重疊能量能量能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)導電導電能能量量導帶導帶禁帶禁帶滿帶滿帶導體導體 絕緣體絕緣體 半導體半導體導體導體:在外電場下，在外電場下，導帶中的電子在能導帶中的電子在能帶中做定向運動，帶中做定向運動，形成電流而導電形成電流而導電絕緣體絕緣體:電子都在滿電子都在滿帶上，且禁帶較寬，帶上，且禁帶較寬，難以躍遷難以躍遷, 不能導電不能導電半導體半導體: 禁帶較

6、窄禁帶較窄, 滿帶中的電子易被激發(fā)滿帶中的電子易被激發(fā),越過禁帶到導帶上，增加導電能力。越過禁帶到導帶上，增加導電能力。能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)金屬光澤金屬光澤能能量量導帶導帶禁帶禁帶滿帶滿帶導體導體 絕緣體絕緣體 半導體半導體光照時，導帶中的光照時，導帶中的電子可吸收光能躍電子可吸收光能躍遷到能量較高的能遷到能量較高的能帶上，當電子返回帶上，當電子返回時把吸收的能量又時把吸收的能量又發(fā)射出來，使金屬發(fā)射出來，使金屬具有金屬光澤。具有金屬光澤。能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)導熱性導熱性能能量量導帶導帶禁帶禁帶滿帶滿帶導體

7、導體 絕緣體絕緣體 半導體半導體局部加熱時，電局部加熱時，電子運動和核的振子運動和核的振動，可進行傳熱，動，可進行傳熱，使金屬具有導熱使金屬具有導熱性。性。能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)能帶理論可解釋金屬的某些物理性質(zhì)延展性延展性能能量量導帶導帶禁帶禁帶滿帶滿帶導體導體 絕緣體絕緣體 半導體半導體受力作用時受力作用時, 原原子在導帶中自子在導帶中自由電子的潤滑由電子的潤滑下下, 可以相互滑可以相互滑動動,而能帶并不而能帶并不被破壞。被破壞。3.8.1.2 3.8.1.2 介電性和極化概念介電性和極化概念絕緣體內(nèi)的電子、離子、空穴在一定條件下變位。如，絕緣體內(nèi)的電子、離子、空穴在一定條件下變位

8、。如，在電場條件下固體內(nèi)部和表面電荷發(fā)生偏離（極化），在電場條件下固體內(nèi)部和表面電荷發(fā)生偏離（極化），感應出一定的電荷這種現(xiàn)象稱為介電性。感應出一定的電荷這種現(xiàn)象稱為介電性。介電性的大小用介電常數(shù)來衡量介電性的大小用介電常數(shù)來衡量固體名稱固體名稱介電常數(shù)介電常數(shù)固體名稱固體名稱介電常數(shù)介電常數(shù)氧化鋇氧化鋇云母云母石英玻璃石英玻璃金剛石金剛石莫來石（莫來石（3Al2O32SiO2)3.43.63.85.56.6氧化鎂氧化鎂高鉛玻璃高鉛玻璃金紅石（金紅石（TiO2）鈦酸鎂鈦酸鎂鈦酸鋇鈦酸鋇9.719.1110 160 1700電容器的電容量與介電常數(shù)呈正比。電容器的電容量與介電常數(shù)呈正比。3.8.

9、2 3.8.2 固體的磁性固體的磁性鐵磁體鐵磁體 反鐵磁體反鐵磁體鐵氧磁體鐵氧磁體軟磁體和硬磁體？軟磁體和硬磁體？磁矩的定義磁矩的定義磁矩是磁鐵的一種物理性質(zhì)。處于磁矩是磁鐵的一種物理性質(zhì)。處于外磁場外磁場的的磁鐵磁鐵，會，會感受到感受到力矩力矩，促使其磁矩與外磁場的，促使其磁矩與外磁場的磁場線磁場線方向排列。方向排列。磁矩可以用磁矩可以用矢量矢量表示。磁鐵的磁矩方向是從磁鐵的表示。磁鐵的磁矩方向是從磁鐵的指指南極南極指向指向指北極指北極，磁矩的大小取決于磁鐵的磁性與量，磁矩的大小取決于磁鐵的磁性與量值。不只是磁鐵具有磁矩，值。不只是磁鐵具有磁矩，載流回路載流回路、電子電子、分子分子或或行星行

10、星等等，都具有磁矩。等等，都具有磁矩。3.8.3 3.8.3 固體的光學性質(zhì)固體的光學性質(zhì) 固體的光學性質(zhì)是指：固體的光學性質(zhì)是指：光照到固體上時，在其表面折射光照到固體上時，在其表面折射或反射，在其內(nèi)部發(fā)生吸收和散射；或者選擇性吸收和反或反射，在其內(nèi)部發(fā)生吸收和散射；或者選擇性吸收和反射特定波長的光、只透過特定偏振面的光等。射特定波長的光、只透過特定偏振面的光等。 上述現(xiàn)象都由原子所具有的電子能量、晶格缺陷，雜質(zhì)上述現(xiàn)象都由原子所具有的電子能量、晶格缺陷，雜質(zhì)等原因造成的。等原因造成的。 利用上述的固體的光學性質(zhì)制備許多光學器件，像透鏡，利用上述的固體的光學性質(zhì)制備許多光學器件，像透鏡，棱鏡

11、，濾光片、固體激光物質(zhì)、熒光體透明陶瓷等。棱鏡，濾光片、固體激光物質(zhì)、熒光體透明陶瓷等。1.1.激光固體激光固體2.光導纖維光導纖維3. 3. 寶石寶石7-1-3單晶體和多晶體單晶體和多晶體7-1-3 單晶體和多晶體單晶體和多晶體由一個晶核各向均勻生長而成由一個晶核各向均勻生長而成,晶體內(nèi)部的粒子基本上保持其特晶體內(nèi)部的粒子基本上保持其特有的排列規(guī)律。有的排列規(guī)律。如單晶冰糖如單晶冰糖、單晶硅單晶硅、寶石寶石、金剛石金剛石晶晶體體單單晶晶體體多多晶晶體體由很多單晶微粒雜亂無規(guī)則的聚由很多單晶微粒雜亂無規(guī)則的聚結(jié)而成的。結(jié)而成的。各向異性的特征消失，使整體一各向異性的特征消失，使整體一般不表現(xiàn)各向異性。般不表現(xiàn)各向異性。多數(shù)金屬和合金都是多晶體。多數(shù)金屬和合金都是多晶體。7-1-5液晶液晶7-1-5 液晶液晶熔點熔點 清亮點清亮點不能流動不能流動 能流動能流動 能流動能流動各向異性各向異性 各向異性各向異性