材料科學(xué)導(dǎo)論-第一章 晶體學(xué)基礎(chǔ)1

第一章晶體學(xué)基礎(chǔ)§1.1晶體§1.2晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣§1.3點(diǎn)陣的描述§1.414種空間點(diǎn)陣§1.5晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性§1.6晶面指數(shù)及晶面間距第一章晶體學(xué)基礎(chǔ)§1.7晶向指數(shù)§1.8六方晶系晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的標(biāo)定§1.9倒易點(diǎn)陣§1.10晶體結(jié)構(gòu)符號(hào)§1.11準(zhǔn)晶§1.12液晶§1.1晶體物質(zhì)（substance）氣態(tài)（gasstate）液態(tài)（liquidstate）固態(tài)（solidstate）晶體（crystal）非晶體（amorphous）金的AFM照片晶體結(jié)構(gòu)的周期性一、

晶體結(jié)構(gòu)的特征非晶體：內(nèi)部排列雜亂無(wú)章，或僅僅是短程有序。固體物質(zhì)按原子(分子、離子)在空間排列是否長(zhǎng)程有序晶體非晶體晶體：是原子、離子、分子等微粒在空間按一定規(guī)律周期重復(fù)地排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。其結(jié)構(gòu)特征是規(guī)則排列:在空間上“一定數(shù)量種類的微?！泵扛粢欢ň嚯x重復(fù)出現(xiàn),即所謂晶體的周期性.晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖按周期性規(guī)律重復(fù)排列非

晶

態(tài)

結(jié)

構(gòu)

示

意

圖

晶體的共同性質(zhì)1)晶體能自發(fā)形成多面體外形(晶體的自范性)

F(晶面數(shù))+V(頂點(diǎn)數(shù))=E(晶棱數(shù))+26+8=12+28+6=12+24+4=6+2晶體的理想外形具有特定的對(duì)稱性,這是內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱性的反映。滿足歐拉定理2)各向異性石墨石墨晶體在平行于石墨層方向上的導(dǎo)電率比垂直方向上的大一萬(wàn)倍。3)晶體固定的熔點(diǎn)5)晶體的對(duì)稱性6)晶體對(duì)X-射線衍射晶體的周期性結(jié)構(gòu)使它成為天然的三維光柵，周期與X光波長(zhǎng)相當(dāng),能夠?qū)光產(chǎn)生衍射。4)晶體的均勻性7）晶體的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)上的基本特征：周期性（長(zhǎng)程有序）性能上的兩大特點(diǎn)：固定的熔點(diǎn)各向異性

§1.2晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣

1.基元的概念

晶體中所有基本單位的化學(xué)組成相同、排列取向相同、周圍環(huán)境相同的基本單位。

2.晶體的點(diǎn)陣?yán)碚?）點(diǎn)陣(Lattice)將晶體中重復(fù)出現(xiàn)的最小單元作為結(jié)構(gòu)基元，用一個(gè)數(shù)學(xué)上的點(diǎn)來(lái)代表,稱為點(diǎn)陣點(diǎn)，整個(gè)晶體就被抽象成一組點(diǎn),稱為點(diǎn)陣。由重復(fù)單位抽象出的幾何學(xué)上的點(diǎn)點(diǎn)陣點(diǎn)點(diǎn)陣

由點(diǎn)陣點(diǎn)在空間排布形成的圖形結(jié)構(gòu)基元

點(diǎn)陣點(diǎn)所代表的重復(fù)單位的具體內(nèi)容

1

點(diǎn)陣點(diǎn)必須無(wú)窮多；2

每個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)必須處于相同的環(huán)境；3

點(diǎn)陣在平移方向的周期必須相同。2）點(diǎn)陣必須具備的三個(gè)條件所有點(diǎn)陣點(diǎn)分布在一條直線上。所有點(diǎn)陣點(diǎn)分布在一個(gè)平面上。所有點(diǎn)陣點(diǎn)分布在三維空間上。直線點(diǎn)陣平面點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣3）點(diǎn)陣lattice點(diǎn)陣structuralmotif結(jié)構(gòu)基元Crystalstructure晶體結(jié)構(gòu)4)晶體結(jié)構(gòu)=點(diǎn)陣+結(jié)構(gòu)基元晶體結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)基元+晶體結(jié)構(gòu)

=點(diǎn)陣

+結(jié)構(gòu)基元

§1.3點(diǎn)陣的描述1、點(diǎn)陣的描述：空間點(diǎn)陣具有周期性和重復(fù)性，用矢量描述。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：Ⅰ)選取的平行六面體應(yīng)與宏觀晶體具有同樣的對(duì)稱性；Ⅱ）平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多；Ⅲ）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；Ⅳ）在滿足上條件，晶胞應(yīng)具有最小的體積。（其中u,v,w為整數(shù)）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)。點(diǎn)陣點(diǎn)體積●晶體結(jié)構(gòu)原子（離子）的剛球模型原子中心位置晶胞點(diǎn)陣（晶格）模型代表性的基本單元（最小平行六面體）布拉菲點(diǎn)陣晶胞的大小和形狀的表示方法XYZabc1.以某一頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)2.三個(gè)棱邊為a、

b、

c3.三軸間夾角α、β、γ點(diǎn)陣常數(shù)（晶體參數(shù)）

1.4十四種空間點(diǎn)陣晶系 點(diǎn)陣常數(shù)間的關(guān)系和特點(diǎn)

三斜 a≠b≠c,α≠β≠γ≠90°單斜 a≠b≠c,α=β=90°≠γ

或a≠b≠c,α=γ=90°≠β

正交 a≠b≠c,α=β=γ=90°

正方a=b≠c,α=β=γ=90°

立方 a=b=c,α=β=γ=90°

六方 a=b≠c,α=β=90°,γ=120°

菱方 a=b=c,α=β=γ≠90° 參見圖片1、7種晶系布拉菲點(diǎn)陣七個(gè)晶系，14個(gè)布拉菲點(diǎn)陣1簡(jiǎn)單三斜點(diǎn)陣

a≠b≠c

α≠β≠γ

2

簡(jiǎn)單單斜點(diǎn)陣

a≠b≠cα=γ=90°≠β

3底心單斜點(diǎn)陣

a≠b≠cα=γ=90°≠β

4簡(jiǎn)單正交點(diǎn)陣

a≠b≠c，α=β=γ=90°

5底心正交點(diǎn)陣

a≠b≠c，α=β=γ=90°

6體心正交點(diǎn)陣

a≠b≠c，α=β=γ=90°

7面心正交點(diǎn)陣

a≠b≠c，α=β=γ=90°

8簡(jiǎn)單六方點(diǎn)陣

a=b≠c，α=β=90°，γ=120°

9簡(jiǎn)單菱方點(diǎn)陣

a=b=c，α=β=γ≠90°

10簡(jiǎn)單四方點(diǎn)陣

a=b≠c，α=β=γ=90°

11體心四方點(diǎn)陣

a=b≠c，α=β=γ=90°

12簡(jiǎn)單