晶体结构-公开课件（精选）.ppt

第一章 晶体结构 1.1 晶格 1.2 对称性和布拉维格子的分类 1.3 几种常见的晶体结构 1.4 倒格子和布里渊区 1.5 晶体结构的实验确定 三. 晶体点阵（布拉维格子）的数学表示 布拉维格子（ Bravais lattice）可以看成 是矢量 原胞参量： 原胞（Primitive cell）是晶体中最小的周期性重复单元。原胞常取以基矢为棱边的平行六面体，体积为： 具有体心立方点阵排列的元素晶体有： Li,Na,K,Rb,Cs,Ba,Cr,Nb,Ta,W 等， 它们原子的空间排列方式都相同，只是原子间 距有所不同。例如： Li： a=3.49, Ba a=5.02, Fe a=2.87, V a=3.03, Cr a=2.88, Ta a=3.30, W a=3.16, (单位10－10 m) 2. 刚性原子的密堆积排列： 表面原子的这种排列可以用二维六角点阵表述。 * 参考： 阎守胜《固体物理基础》第二章 黄昆、韩汝琦《固体物理学》第一章 Kittel 《固体物理导论》一、二章 晶体形态 六角相绿玉 单斜相石膏 三角相石英 非晶琥珀 晶体具有规则的外形，明显的宏观对称性，遵守晶面角守恒定律。存在特定的解理面。 晶体的上述特点给出了晶体中原子具有周期性排列的线索。 1830年Bravais提出用晶体点阵来表述晶体中原子周期排列的方式，成为固体理论的基础。 切点 切点 最终被切开 石膏沿特定方向被切开。这一过程被称为解理，容易被切开的面被称为解理面。 离子晶体沿特定方向被解理的示意图。 一. 什么是晶格？ X光衍射证实，晶体外形的对称性是其组成原子在空间做有规律的周期性排列的结果。 为了更好地观察、描述晶体内部原子排列的方式，我们把晶体中按周期重复排列的那一部分原子（结构单元）抽象成一个几何点来表示，忽略重复周期中所包含的具体结构单元内容而集中反映周期重复方式，这个从晶体结构中抽象出来几何点的集合称之为晶体点阵，简称晶格（crystal lattice）。 1.1 晶格（Crystal lattice） 晶体结构 ＝ 晶体点阵 ＋ 基元 二维正方点阵 点阵学说最早在1848年由Bravais提出，所以晶体点阵又称布拉菲格子（ Bravais lattice ），也叫空间格点（Space lattice ）。 Auguste Bravais (1811-1863) 描述晶体表面原子排列的二维长方点阵 很多图案也具有周期排列：其排列方式也可以用二维斜方点阵表示。 · · · · Po ：a = 3.34， （10－10 m） 晶体点阵实例： 刚性单原子的正方堆积结合成元素晶体： 二维情况可以用正方点阵表示其周期排列方式。 三维情况可以用简立方点阵表示其周期排列方式， 具有简立方周期排列的元素晶体只有钋（Po）。 CsCl结构中的原子排列 ＝ 简立方点阵＋ CsCl 除去元素晶体外，很多化合物晶体的原子也都具有这种周期排列方式，都可以用简立方点阵表示。例如：CsCl 等，只是此时的基元不是一个原子，而是CsCl分子，和CsCl晶体相同结构的化合物还有很多，它们的原子排列方式完全相同，只是原子之间的距离不同罢了。 CsCl：4.11×10-10 m ; CuZn：2.94×10-10 m ; AlNi： 2.88 LiHg：3.29 AgMg：3.29 TlBr： 3.97 晶体结构 ＝ 晶体点阵 ＋ 结构基元 反映原子周期排列的方式 反映周期排列的内容 可以是一个原子可以是一个分子可以是一组原子可以是分子集团 它是等同点的集合，反映的是理想的、无限大的、没有缺陷的晶体中，原子排列的情况。是抓住晶体核心特点后的一种高度概括，将在晶体理论中起到极其重要作用。 思考： 二维蜂房端点组成的阵列是点阵吗？ 原胞和基矢 既然点阵是等同点的集合，我们只要绘出一个点阵的最小周期单元（一个阵点及相应空间）即可，这个最小的周期重复单元称作点阵的原胞（Primitive cell ）。 二维点阵的原胞是平行四边形，三维点阵的原胞是平行六面体。 以原胞的边长为点阵基矢构成平移矢量，可以把原