固體物理學(xué) 課件 第2章 晶體結(jié)構(gòu)理論2.1節(jié)

固體物理學(xué)主講教師：胡建民哈爾濱師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院第一章晶體結(jié)合理論原子結(jié)構(gòu)結(jié)合力的類型晶體結(jié)構(gòu)固體物理學(xué)的研究對象是晶體，原子周期性排列。第二章晶體結(jié)構(gòu)理論什么是晶體結(jié)構(gòu)？也稱為晶體的微觀結(jié)構(gòu)，即晶體中所有原子的具體排列方式。第二章晶體結(jié)構(gòu)理論同種原子晶體結(jié)構(gòu)可能不同：金剛石和石墨第二章晶體結(jié)構(gòu)理論不同種原子晶體結(jié)構(gòu)相同：銅、銀，金和鋁第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子一、晶體結(jié)構(gòu)格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子一、晶體結(jié)構(gòu)格子固體物理學(xué)用不共面的三組平行直線聯(lián)結(jié)所有原子形成的空間網(wǎng)格，稱為晶體結(jié)構(gòu)格子，簡稱晶格。晶體中的原子也稱為晶格原子。為簡單起見，通常用代表點(diǎn)代表晶格原子，晶格原子的代表點(diǎn)也稱為格點(diǎn)。第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子基元：晶格中的基本重復(fù)單元，可包含多個(gè)原子二、布拉維格子1845年A.Bravais提出空間點(diǎn)陣學(xué)說基元代表點(diǎn)：用一個(gè)幾何點(diǎn)代表一個(gè)基元空間點(diǎn)陣：全部幾何點(diǎn)的總體布拉維格子：用三組不共面的平行直線聯(lián)結(jié)所有陣點(diǎn)形成的空間網(wǎng)格第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子二、布拉維格子值得注意：布拉維格子中的所有陣點(diǎn)都等價(jià)！所有陣點(diǎn)包含的內(nèi)容都相同所有陣點(diǎn)周圍的情況都相同第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子晶體結(jié)構(gòu)格子=布拉維格子+結(jié)構(gòu)基元布拉維格子和晶體結(jié)構(gòu)格子的關(guān)系布拉維格子：基元代表點(diǎn)的排列形式晶體結(jié)構(gòu)格子：原子代表點(diǎn)的排列形式晶體結(jié)構(gòu)格子與布拉維格子格點(diǎn)基元第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子三、固體物理學(xué)原胞ROa1a2格矢R=a1+4a2基矢a1,a2,a3Rn=n1a1+n2a2+n3a3n1,n2,n3為整數(shù)原胞體積最小原胞只含1個(gè)有效格點(diǎn)第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子三、固體物理學(xué)原胞原胞的體積最?。涸缓?個(gè)有效格點(diǎn)第二章晶體結(jié)構(gòu)理論選取原胞的基本方法第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子維格納-賽茨原胞Wigner-seitzprimitive

cell

第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第二章晶體結(jié)構(gòu)理論四、晶體學(xué)原胞--晶胞二維有心長方格子RnRma1a2ab第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論四、晶體學(xué)原胞--晶胞第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子晶胞基矢a,b,c也稱為軸矢，在軸矢坐標(biāo)系中原胞基矢a1，a2，a3建立原胞基矢坐標(biāo)系n1，n2，n3是整數(shù)Rm=m1a+m2b+m3cm1,m2,m3是有理數(shù)第二章晶體結(jié)構(gòu)理論五、原胞和晶胞的關(guān)系abca3a2a1O面心立方布拉維格子晶格常數(shù)a,b,c第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子a3a2a1abcO第二章晶體結(jié)構(gòu)理論五、原胞和晶胞的關(guān)系abca1a2a3O體心立方布拉維格子第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子a1a2a3O第二章晶體結(jié)構(gòu)理論五、原胞與晶胞的關(guān)系第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論五、原胞與晶胞的關(guān)系第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論五、原胞與晶胞的關(guān)系第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子五、原胞與晶胞的關(guān)系面心立方體心立方第二章晶體結(jié)構(gòu)理論五、原胞與晶胞的關(guān)系區(qū)別：描述晶體結(jié)構(gòu)的角度體積不同坐標(biāo)系不同聯(lián)系：基矢(a1,a2,a3)和軸矢(a,b,c)之間的關(guān)系都是在布拉維格子中選取的重復(fù)單元第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論例1一維等間距的單原子鏈第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子原胞=晶胞第二章晶體結(jié)構(gòu)理論例2面心立方結(jié)構(gòu)Cu第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論例3體心立方結(jié)構(gòu)Na第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)例4NaCl結(jié)構(gòu)復(fù)式晶格和簡單晶格第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子和布拉維格子第二章晶體結(jié)構(gòu)理論例5CsCl結(jié)構(gòu)布拉維格子第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)格子