番茄花園-第二章固體結(jié)構(gòu).ppt

第二章 固體結(jié)構(gòu),金的AFM 照片, 1晶體學(xué)基礎(chǔ) 晶體結(jié)構(gòu)的基本特征：原子（或分子、離子）在三維空間 呈周期性重復(fù)排列 即存在長(zhǎng)程有序 性能上兩大特點(diǎn)： 固定的熔點(diǎn) 各向異性,一、晶體的空間點(diǎn)陣 1. 空間點(diǎn)陣的概念 將晶體中原子或原子團(tuán)抽象為純幾何點(diǎn)， 即可得到一個(gè)由無(wú)數(shù)幾何點(diǎn)在三維空間排列成規(guī)則的陣列 空間點(diǎn)陣 特征：每個(gè)陣點(diǎn)在空間分布必須具有完全相同的周?chē)h(huán)境 2晶胞 代表性的基本單元（最小平行六面體）,選取晶胞的原則：,)選取的平行六面體應(yīng)與宏觀晶體具有同樣的對(duì)稱(chēng)性； ）平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多； ）當(dāng)平行六面體的棱角存在直角時(shí)，直角的數(shù)目應(yīng)最多； ）在滿(mǎn)足上條件，晶胞應(yīng)具有最小的體積。,簡(jiǎn)單晶胞（初級(jí)晶胞）：只有在平行六面體每個(gè)頂角上有一陣點(diǎn) 復(fù)雜晶胞： 除在頂角外，在體心、面心或底心上有陣點(diǎn),3.晶系與布拉菲點(diǎn)陣 七個(gè)晶系，14個(gè)布拉菲點(diǎn)陣,底心單斜,簡(jiǎn)單三斜,簡(jiǎn)單單斜,底心正交,簡(jiǎn)單正交,面心正交,體心正交,簡(jiǎn)單菱方,簡(jiǎn)單六方,簡(jiǎn)單四方,體心四方,簡(jiǎn)單立方,體心立方,面心立方,4. 晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣,二、晶向指數(shù)和晶面指數(shù) 1陣點(diǎn)坐標(biāo),晶向族：具有等同性能的晶向歸并而成；,（x1,y1,z1）,(x2,y2,z2)二點(diǎn)連線的晶向指數(shù)：x2-x1,y2-y1,z2-z1,*指數(shù)看特征，正負(fù)看走向,求法： 1） 確定坐標(biāo)系 2） 過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，作直線與待求晶向平行； 3） 在該直線上任取一點(diǎn)，并確定該點(diǎn)的坐標(biāo)（x，y，z） 4） 將此值化成最小整數(shù)u，v，w并加以方括號(hào)u v w即是。 （代表一組互相平行，方向一致的晶向）,2.晶向指數(shù)（Orientation index）,晶面族h k l中的晶面數(shù)： a）h k l三個(gè)數(shù)不等，且都0，則此晶面族中有 b）h k l有兩個(gè)數(shù)字相等 且都0，則有， 如1 1 2 c) h k l三個(gè)數(shù)相等，則有， d）h k l 有一個(gè)為0，應(yīng)除以2，則有 有二個(gè)為0，應(yīng)除以22，則有,求法： 1） 在所求晶面外取晶胞的某一頂點(diǎn)為原點(diǎn)o，三棱邊為三坐標(biāo)軸x，y，z 2） 以棱邊長(zhǎng)a為單位，量出待定晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距； 3） 取截距之倒數(shù)，并化為最小整數(shù)h，k，l并加以圓括號(hào)（h k l）即是。,3.晶面指數(shù),4.六方晶系指數(shù),三坐標(biāo)系 四軸坐標(biāo)系 a1，a2，c a1，a2，a3，c,120,120,120,（h k i l ) i= -( h+k ) u v t w t= -( u+v ),5.晶帶（Crystal zone） 所有相交于某一晶向直線或平行于此直線的晶面構(gòu)成一個(gè) “晶帶”（crystal zone） 此直線稱(chēng)為晶帶軸（crystal zone axis），所有的這些晶面都稱(chēng)為共帶面。 晶帶軸u v w與該晶帶的晶面（h k l）之間存在以下關(guān)系 hu kv lw0 晶帶定律 凡滿(mǎn)足此關(guān)系的晶面都屬于以u(píng) v w為晶帶軸的晶帶,則三個(gè)晶面同屬一個(gè)晶帶,6晶面間距（Interplanar crystal spacing） 兩相鄰近平行晶面間的垂直距離晶面間距，用dhkl表示從原點(diǎn)作（h k l）晶面的法線，則法線被最近的（h k l）面所交截的距離即是,上述公式僅適用于簡(jiǎn)單晶胞,對(duì)于復(fù)雜晶胞則要考慮附加面的影響,fcc 當(dāng)（hkl）不為全奇、偶數(shù)時(shí)，有附加面：,通常低指數(shù)的晶面間距較大，而高指數(shù)的晶面間距則較小,bcc 當(dāng)hkl奇數(shù)時(shí)，有附加面：,六方晶系,立方晶系：,如0 0 0 1面,2 金屬的晶體結(jié)構(gòu),體心立方點(diǎn)陣,面心立方點(diǎn)陣,密排六方點(diǎn)陣,表2.5三種典型金屬結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特點(diǎn),晶胞中的原子數(shù),點(diǎn)陣常數(shù) a，c 原子半徑 R 配位數(shù) N,致密度,軸比 c/a,堆垛（Stacking） 密排結(jié)構(gòu)（close-packed crystal structure） 最密排面(close-packed plane of atoms) fcc 1 1 1 ABCABCABC hcp0 0 0 1 ABABABAB,間隙（Interstice） 四、八面體間隙,fcc，h