晶體結(jié)構(gòu)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)3(共25張PPT)

第二章晶體結(jié)構(gòu)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一頁(yè)，共25頁(yè)。2.1結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)晶體結(jié)構(gòu)的定性描述晶體結(jié)構(gòu)的定量描述—晶面指數(shù)、晶向指數(shù)第二頁(yè)，共25頁(yè)。一、晶體結(jié)構(gòu)的定性描述晶體及其特征晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣晶胞與晶胞參數(shù)晶系與點(diǎn)陣類型第三頁(yè)，共25頁(yè)。晶體：晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體，即晶體是具有格子構(gòu)造的固體。1.晶體及其特征第四頁(yè)，共25頁(yè)。1)自范性:晶體具有自發(fā)地形成封閉的凸幾何多面體外形能力的性質(zhì),又稱為自限性.2)均一性:指晶體在任一部位上都具有相同性質(zhì)的特征.3)各向異性:在晶體的不同方向上具有不同的性質(zhì).4)對(duì)稱性:指晶體的物理化學(xué)性質(zhì)能夠在不同方向或位置上有規(guī)律地出現(xiàn),也稱周期性.5)最小內(nèi)能和最大穩(wěn)定性

特征：第五頁(yè)，共25頁(yè)。晶體格子：把晶體中質(zhì)點(diǎn)的中心用直線聯(lián)起來構(gòu)成的空間格架即晶體格子，簡(jiǎn)稱晶格。結(jié)點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的中心位置稱為晶格的結(jié)點(diǎn)。晶體點(diǎn)陣：由這些結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的空間總體稱為晶體點(diǎn)陣（空間格子或空間點(diǎn)陣）。結(jié)點(diǎn)又叫陣點(diǎn)。點(diǎn)陣中結(jié)點(diǎn)僅有幾何意義，并不真正代表任何質(zhì)點(diǎn)。2.晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣第六頁(yè)，共25頁(yè)。晶體中質(zhì)點(diǎn)排列具有周期性和對(duì)稱性

晶體的周期性：整個(gè)晶體可看作由結(jié)點(diǎn)沿三個(gè)不同的方向按一定間距重復(fù)出現(xiàn)形成的，結(jié)點(diǎn)間的距離稱為該方向上晶體的周期。同一晶體不同方向的周期不一定相同?？梢詮木w中取出一個(gè)單元，表示晶體結(jié)構(gòu)的特征。取出的最小晶格單元稱為晶胞。晶胞是從晶體結(jié)構(gòu)中取出來的反映晶體周期性和對(duì)稱性的重復(fù)單元。第七頁(yè)，共25頁(yè)。3.晶胞與晶胞參數(shù)晶胞—晶體中的重復(fù)單元，平行堆積可充滿三維空間，形成空間點(diǎn)陣晶胞類型：固體物理學(xué)原胞：僅反映周期性最小的結(jié)晶學(xué)原胞：反映周期性和對(duì)稱性，不一定是最小的。不同晶體的差別：不同晶體的晶胞，其形狀、大小可能不同；圍繞每個(gè)結(jié)點(diǎn)的原子種類、數(shù)量、分布可能不同。第八頁(yè)，共25頁(yè)。晶體點(diǎn)陣及晶胞的不同取法第九頁(yè)，共25頁(yè)。單元應(yīng)能充分表示出晶體的對(duì)稱性；單元的三條相交棱邊應(yīng)盡量相等，或相等的數(shù)目盡可能地多；單元的三棱邊的夾角要盡可能地構(gòu)成直角；單元的體積應(yīng)盡可能地小。選取結(jié)晶學(xué)晶胞的原則：第十頁(yè)，共25頁(yè)。晶胞參數(shù)：晶胞的形狀和大小可以用6個(gè)參數(shù)來表示，此即晶格特征參數(shù)，簡(jiǎn)稱晶胞參數(shù)。它們是3條棱邊的長(zhǎng)度a、b、c和3條棱邊的夾角、、，如圖2-2所示。晶胞坐標(biāo)及晶胞參數(shù)第十一頁(yè)，共25頁(yè)。4.晶系與點(diǎn)陣類型晶格特征參數(shù)確定之后，晶胞和由它表示的晶格也隨之確定，方法是將該晶胞沿三維方向平行堆積即構(gòu)成晶格。空間點(diǎn)陣中所有陣點(diǎn)的周圍環(huán)境都是相同的，或者說，所有陣點(diǎn)都具有等同的晶體學(xué)位置。布拉菲（Bravais）依據(jù)晶格特征參數(shù)之間關(guān)系的不同，把所有晶體的空間點(diǎn)陣劃歸為7類，即7個(gè)晶系，見表2-1。按照陣點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）在空間排列方式不同，有的只在晶胞的頂點(diǎn)，有的還占據(jù)上下底面的面心，各面的面心或晶胞的體心等位置，7個(gè)晶系共包括14種點(diǎn)陣，稱為布拉菲點(diǎn)陣（Bravaislattice）。第十二頁(yè)，共25頁(yè)。固體物理學(xué)原胞：僅反映周期性最小的晶面間距與晶面指數(shù)的關(guān)系：

晶面間距是現(xiàn)代測(cè)試中一個(gè)重要的參數(shù)。數(shù)字hkl是晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸（晶軸）上截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比。將{hkl}中的h、k、l，改變符號(hào)和順序，進(jìn)行任意排列組合，就可構(gòu)成這個(gè)晶面族所包括的所有晶面的指數(shù)。結(jié)晶學(xué)原胞：反映周期性和對(duì)稱性，不一定是最小的。晶體的周期性：整個(gè)晶體可看作由結(jié)點(diǎn)沿三個(gè)不同的方向按一定間距重復(fù)出現(xiàn)形成的，結(jié)點(diǎn)間的距離稱為該方向上晶體的周期。第二章晶體結(jié)構(gòu)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)它們是3條棱邊的長(zhǎng)度a、b、c和3條棱邊的夾角、、，如圖2-2所示。單元的三棱邊的夾角要盡可能地構(gòu)成直角；晶向族：晶體中原子排列周期相同的所有晶向?yàn)橐粋€(gè)晶向族，用〈uvw〉表示。其中u、v、w三個(gè)數(shù)字是晶向矢量在參考坐標(biāo)系X、Y、Z軸上的矢量分量經(jīng)等比例化簡(jiǎn)而得出。同一取向上的晶面，不僅相互平行、間距相等，而且結(jié)點(diǎn)的分布也相同。晶向：點(diǎn)陣可在任何方向上分解為相互平行的直線組，結(jié)點(diǎn)等距離地分布在直線上。取出的最小晶格單元稱為晶胞。晶體的周期性：整個(gè)晶體可看作由結(jié)點(diǎn)沿三個(gè)不同的方向按一定間距重復(fù)出現(xiàn)形成的，結(jié)點(diǎn)間的距離稱為該方向上晶體的周期。晶體：晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體，即晶體是具有格子構(gòu)造的固體。布拉菲點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)特征

（ThestructuralfeatureofBravaislattice）第十三頁(yè)，共25頁(yè)。二、晶體結(jié)構(gòu)的定量描述

—晶面指數(shù)、晶向指數(shù)1.晶面、晶向及其表征晶面：晶體點(diǎn)陣在任何方向上分解為相互平行的結(jié)點(diǎn)平面稱為晶面，即結(jié)晶多面體上的平面。晶向：點(diǎn)陣可在任何方向上分解為相互平行的直線組，位于一條直線上的結(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)晶向。第十四頁(yè)，共25頁(yè)。1.晶面、晶向及其表征晶面：晶體點(diǎn)陣在任何方向上可分解為相互平行的結(jié)點(diǎn)平面，這樣的結(jié)點(diǎn)平面稱為晶面。晶面上的結(jié)點(diǎn)，在空間構(gòu)成一個(gè)二維點(diǎn)陣。同一取向上的晶面，不僅相互平行、間距相等，而且結(jié)點(diǎn)的分布也相同。不同取向的結(jié)點(diǎn)平面其特征各異。任何一個(gè)取向的一系列平行晶面，都可以包含晶體中所有的質(zhì)點(diǎn)。晶面指數(shù)：結(jié)晶學(xué)中經(jīng)常用（hkl）來表示一組平行晶面，稱為晶面指數(shù)。數(shù)字hkl是晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸（晶軸）上截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比。第十五頁(yè)，共25頁(yè)。晶面族：晶體結(jié)構(gòu)中原子排列狀況相同但不平行的兩組以上的晶面，構(gòu)成一個(gè)晶面族。常存在對(duì)稱性高的晶體（如立方晶系）中。晶面族指數(shù)（符號(hào)）：通常用晶面族中某個(gè)最簡(jiǎn)便的晶面指數(shù)填在大括號(hào){}內(nèi)，稱為晶面族指數(shù)，用符號(hào){hkl}表示。將{hkl}中的h、k、l，改變符號(hào)和順序，進(jìn)行任意排列組合，就可構(gòu)成這個(gè)晶面族所包括的所有晶面的指數(shù)。同一晶面族各平行晶面的面間距相等。第十六頁(yè)，共25頁(yè)。晶向：點(diǎn)陣可在任何方向上分解為相互平行的直線組，結(jié)點(diǎn)等距離地分布在直線上。位于一條直線上的結(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)晶向。同一直線組中的各直線，其結(jié)點(diǎn)分布完全相同，故其中任何一直線，可作為直線組的代表。不同方向的直線組，其質(zhì)點(diǎn)分布不盡相同。任一方向上所有平行晶向可包含晶體中所有結(jié)點(diǎn)，任一結(jié)點(diǎn)也可以處于所有晶向上。晶向指數(shù)：用[uvw]來表示。其中u、v、w三個(gè)數(shù)字是晶向矢量在參考坐標(biāo)系X、Y、Z軸上的矢量分量經(jīng)等比例化簡(jiǎn)而得出。第十七頁(yè)，共25頁(yè)。晶向指數(shù)的確定：將坐標(biāo)原點(diǎn)選在OP的任一結(jié)點(diǎn)O點(diǎn)，把OP的另一結(jié)點(diǎn)P的坐標(biāo)經(jīng)等比例化簡(jiǎn)后按X、Y、Z坐標(biāo)軸的順序?qū)懺诜嚼ㄌ?hào)[]內(nèi)，則[uvw]即為OP的晶向指數(shù)。晶向指數(shù)的確定第十八頁(yè)，共25頁(yè)。晶向族：晶體中原子排列周期相同的所有晶向?yàn)橐粋€(gè)晶向族，用〈uvw〉表示。同一晶向族中不同晶向的指數(shù)，數(shù)字組成相同。已知一個(gè)晶向指數(shù)后，對(duì)u、v、w進(jìn)行排列組合，就可得出此晶向族所有晶向的指數(shù)。如〈111〉晶向族的8個(gè)晶向指數(shù)代表8個(gè)不同的晶向；〈110〉晶向族的12個(gè)晶向指數(shù)代表12個(gè)不同的晶向。第十九頁(yè)，共25頁(yè)。六方晶系的晶胞是邊長(zhǎng)為a，高為c的六方棱柱體。四軸定向：晶面符號(hào)一般寫為（hkil），指數(shù)的排列順序依次與a軸、b軸、d軸、c軸相對(duì)應(yīng)，其中a、b、d三軸間夾角為120o，c軸與它們垂直。它們之間的關(guān)系為：i=－（h＋k）。晶向指數(shù)和晶向族指數(shù)分別用[uvtw]和〈uvtw〉來表示。其中t=－（u＋v）。2.六方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)第二十頁(yè)，共25頁(yè)。六方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)第二十一頁(yè)，共25頁(yè)。在立方晶系中，同指數(shù)的晶面和晶向之間有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即同指數(shù)的晶向與晶面相互垂直，也就是說[hkl]晶向是（hkl）晶