固體物理知識點總結材料

1、實用文檔一、考試重點晶體結構、晶體結合、晶格振動、能帶論的基本概念和基本理論和知識二、復習內容第一章晶體結構基本概念1、 晶體分類及其特點：單晶粒子在整個固體中周期性排列非晶粒子在幾個原子范圍排列有序（短程有序）多晶粒子在微米尺度內有序排列形成晶粒，晶粒隨機堆積準晶體 粒子有序排列介于晶體和非晶體之間2、 晶體的共性：解理性 沿某些晶面方位容易劈裂的性質各向異性晶體的性質與方向有關旋轉對稱性平移對稱性3、 晶體平移對稱性描述：基元 構成實際晶體的一個最小重復結構單元格點 用幾何點代表基元，該幾何點稱為格點晶格、平移矢量基矢確定后，一個點陣可以用一個矢量表示，稱為晶格平移矢量元胞 以一個格點為頂

2、點，以某一方向上相鄰 格點的距離為該方向的周期，以三個不同方向的周期為邊長，構成的最小體積平行六面體。原胞是晶體結構的最小體積重復單元，可以平行、無交疊、無空隙地堆積構成整個晶體。每個原胞含1 個格點，原胞選擇不是唯一的晶胞 以一格點為原點，以晶體三個不共面對稱軸（晶軸）為坐標軸，坐標軸上原點到相鄰格點距離為邊長，構成的平行六面體稱為晶胞。WS元胞以一格點為中心，作該點與最鄰近格點連線的中垂面，中垂面圍成的多面體稱為WS原胞。WS原胞含一個格點復式格子不同原子構成的若干相同結構的簡單晶格相互套構形成的晶格簡單格子點陣 格點的集合稱為點陣布拉菲格子全同原子構成的晶體結構稱為布拉菲晶格子。4、 常

3、見晶體結構：簡單立方、體心立方、面心立方、金剛石閃鋅礦鉛鋅礦氯化銫氯化鈉鈣鈦礦結構5、 密排面 將原子看成同種等大剛球，在同一平面上，一個球最多與六個球相切，形成密排面密堆積 密排面按最緊密方式疊起來形成的三維結構稱為密堆積。六腳密堆積密排面按ABABAB堆積文案大全ABCABCABC排列立方密堆積密排面按5、 晶體對稱性及分類：對稱性的定義晶體繞某軸旋轉或對某點反演后能自身重合的性質對稱面對稱中心旋轉反演軸8 種基本點對稱操作14種布拉菲晶胞32 種宏觀對稱性7 個晶系6、 描述晶體性質的參數(shù)：配位數(shù)晶體中一個原子周圍最鄰近原子個數(shù)稱為配位數(shù)。晶體最大配位數(shù)為 12，晶體可能配位數(shù)12， 8

4、， 6， 4， 3， 2。晶列過任意兩格點的直線稱為晶列晶向晶列方向晶向指數(shù)全部格點用一族平行平面包含，該平行平面族稱為晶面族，族中每個平面稱為元胞 基矢截距的倒數(shù)的互質整數(shù)組稱為晶面指數(shù)密勒指數(shù)（hkl ） 晶面在晶胞基矢上截距的倒數(shù)的互質整數(shù)組稱為密勒指數(shù)面間距面密度體密度致密度解理面 對 原子 晶體，密勒指數(shù)簡單的晶面族，面間距較大，晶面格點密度大，晶面間結合力較小，容易解理。對離子 晶體，晶面格點密度大且晶面是電中性的晶面容易解理7、 倒格子 ：定義倒格子是晶格點陣在波矢空間的傅立葉變換倒格子基矢倒格矢布里淵區(qū)以任意倒格點為原點，作所有倒格矢的垂直平分面將倒格子空間分成的一系列區(qū)域，稱

5、為布里淵區(qū)理論公式1、 布拉菲點陣分布函數(shù)?2、倒格矢3、倒格子基矢與正格子關系式4、晶面指數(shù)(57-60) 、密勒指數(shù)(61) 、晶面間距(65-66) 、 晶面原子密度的計算?圖形和關系曲線1、 簡單立方(配位數(shù)、元胞、元胞基矢、晶胞、晶胞基矢、不同晶面上格點分布、倒格子基矢、第一布里淵區(qū))2、3、2、體心立方（配位數(shù)、元胞、元胞基矢、晶胞、晶胞基矢、不同面上格點分布、倒格子基 矢、第一布里淵區(qū)）45面心立方（配位數(shù) 元胞 元胞基矢 晶胞 晶胞基矢 不同面上格點分布 倒格 子基矢 第一布里淵區(qū)）67、8、(115-120)4、金剛石結構（最小結構單元、配位數(shù)、元胞、晶胞、晶胞基矢、不同面格

6、點分布、倒格 子基矢、第一布里淵區(qū)）第二章 晶體結合基本概念1、 兩粒子間排斥力及其性質兩粒子間吸引力及其性質 兩粒子間總相互作用力及其特點2、兩粒子間相互作用勢能3、晶體結合能絕對零度下，忽略粒子零點振動能，晶體粒子最小總相互作用勢能等于晶體結合能4、離子鍵及特點5、馬德隆常數(shù)6、 共價鍵的形成及其特點兩個原子各出一個電子，在兩個原子核之間形成較大電子云密度被兩個原子共用、自旋相反配對的電子結構7、極性共價鍵形成及其特點共用電子對偏向負電性大的原子的共價鍵6、 金屬鍵形成及其特點金屬原子結合成金屬晶體時，價電子脫離原子成為晶格共有電子，原子成為正離子實，共有化電子與離子實庫侖引力構成金屬鍵7

7、、 范德瓦耳斯鍵形成及其特點原子負電性原子電離能基態(tài)原子失去一個電子成為正離子所需能量原子親和能基態(tài)原子俘獲一個電子成為負離子時釋放的能量8、 原子負電性與晶體結構關系9、10、 SP3、 SP2、 SP軌道雜化的形成及其性質原子S、 P 軌道波函數(shù)雜化形成的波函數(shù)給出的電子幾率分布稱為雜化軌道。理論公式1、兩粒子間相互作用能的一般形式 2、兩粒子間相互作用力的一般形式3、 晶體體積彈性模量4、原子負電性計算式圖形和關系曲線1、兩粒子相互作用勢能2、兩粒子相互作用力3、 SP3雜化軌道示意圖第三章晶格振動基本概念1、 一維單原子晶格振動及其特點2、 一維雙原子晶格振動及其特點3、 簡諧近似原子

8、繞格點彈性振動（諧振），振動位移與彈性力成正比4、 最近鄰近似5、 周期性邊界條件6、格波8、格波波矢、波矢空間、波矢密第一布里淵區(qū)波矢個數(shù)9、8、 色散關系圓頻率 - 波長關系群速度相速度原子振動狀態(tài)用格波位相描述，波速等于振動位相傳播速度，稱為相速度10、 光學支格波11、聲學支格波長縱光學波、長縱聲學波基元中兩個原子相反振動，形成長光學波10、 振動模式數(shù)每個波矢對應一個聲學波圓頻率和一個光學波圓頻率。N 個元胞一維雙原子2N 個獨立振動模式（自由度）11、振動模式數(shù)與晶體結構的關系11、 聲子 晶格振動能量的“量子”聲子準動量- 愛因斯坦統(tǒng)計給出，聲子統(tǒng)計分布一定溫度下，晶體中能量為的

9、平均聲子數(shù)由玻色平均聲子數(shù)12、振動模式密度g( ) d12、正則變換獨立振動模式的正交性、完備性 周期性邊界條件下，所有的晶格振動模式構成正交、完備集態(tài)空間理論公式1、 一維格波二維格波三維格波解2、一維、二維、三維晶格周期性邊界3、三維晶格振動總能量表達式及其意義4、晶格振動模式密度定義5、 一維、二維、三維晶格振動模式密度計算1、一維單原子晶格色散關系曲線2、一維雙原子晶格色散關系曲線基本概念1、 單電子近似（包括： 絕熱近似假設相對于電子運動速度，離子實近似固定在格點上不動。平均場近似假設每個價電子所處的周期場相同，與其它價電子、離子實的庫侖相互作用只與該價電子位置有關周期性勢場近似若

10、單電子勢具有晶格平移周期性，晶體價電子的定態(tài)薛定諤方程求解轉化為晶格周期場中單電子薛定諤方程求解）2、電子共有化運動、晶體電子、能帶電子波包代表的電子稱為能帶電子3、 布洛赫定理布洛赫波的物理意義4、周期性邊界條件5、 電子波矢 、波矢空間、波矢空間密度、電子能態(tài)（狀態(tài)）密度6、 能帶 共有化電子能量本征值，不同波矢對應的能量值（能級）的集合，稱為能帶禁帶 （能隙） 、 滿帶、 空帶、 導帶 能量最低的空帶、價帶 能量最高的滿帶、近滿帶、半滿帶、能帶底、能帶頂、能帶寬度7、準經典近似、波包8、 電子平均速度能帶電子波包群速度定義為能帶電子的平均速度子有效質量及其物電子有效質量概括了周期場對電子

11、的作用，使外場下能帶電子的運動，可用服從牛頓運動定律、具有有效質量的“贗電子”來描述。能帶底電子有效質量能帶頂電子有效質量10、 導體、 絕緣體、 半導體的能帶圖11、固體導電性特點及其能帶論解釋個電子的能帶中其余2N-1 個電子對電流的貢獻等效11、 空穴及物理意義電場作用下，缺1為 1 個帶正電子電量粒子的貢獻，這個粒子稱為空穴 、空穴電荷量、空穴有效質量理論公式1、 一 維 晶 格 、 二 維 晶 格 、 三 維 晶 格 的 狀 態(tài) （ 能 態(tài) ） 密 度2 布洛赫波函數(shù)3 電子 空穴平均速度4 電子 空穴有效質量5 晶體電子在外場作用下的牛頓第二定律6 單電子近似下的薛定諤方程圖形和關系曲線1 電子能帶的四種不同表示方法22、導體、半導體、絕緣體能帶共七大題1、填空題（20 空，共 20