固体物理学 课件 第2章 晶体结构理论2.1节

固体物理学主讲教师：胡建民哈尔滨师范大学物理与电子工程学院第一章晶体结合理论原子结构结合力的类型晶体结构固体物理学的研究对象是晶体，原子周期性排列。第二章晶体结构理论什么是晶体结构？也称为晶体的微观结构，即晶体中所有原子的具体排列方式。第二章晶体结构理论同种原子晶体结构可能不同：金刚石和石墨第二章晶体结构理论不同种原子晶体结构相同：铜、银，金和铝第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子一、晶体结构格子第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子一、晶体结构格子固体物理学用不共面的三组平行直线联结所有原子形成的空间网格，称为晶体结构格子，简称晶格。晶体中的原子也称为晶格原子。为简单起见，通常用代表点代表晶格原子，晶格原子的代表点也称为格点。第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子基元：晶格中的基本重复单元，可包含多个原子二、布拉维格子1845年A.Bravais提出空间点阵学说基元代表点：用一个几何点代表一个基元空间点阵：全部几何点的总体布拉维格子：用三组不共面的平行直线联结所有阵点形成的空间网格第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子二、布拉维格子值得注意：布拉维格子中的所有阵点都等价！所有阵点包含的内容都相同所有阵点周围的情况都相同第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子晶体结构格子=布拉维格子+结构基元布拉维格子和晶体结构格子的关系布拉维格子：基元代表点的排列形式晶体结构格子：原子代表点的排列形式晶体结构格子与布拉维格子格点基元第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子三、固体物理学原胞ROa1a2格矢R=a1+4a2基矢a1,a2,a3Rn=n1a1+n2a2+n3a3n1,n2,n3为整数原胞体积最小原胞只含1个有效格点第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子三、固体物理学原胞原胞的体积最小：原胞只含1个有效格点第二章晶体结构理论选取原胞的基本方法第一节晶体结构格子和布拉维格子维格纳-赛茨原胞Wigner-seitzprimitive

cell

第二章晶体结构理论第二章晶体结构理论四、晶体学原胞--晶胞二维有心长方格子RnRma1a2ab第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论四、晶体学原胞--晶胞第一节晶体结构格子和布拉维格子晶胞基矢a,b,c也称为轴矢，在轴矢坐标系中原胞基矢a1，a2，a3建立原胞基矢坐标系n1，n2，n3是整数Rm=m1a+m2b+m3cm1,m2,m3是有理数第二章晶体结构理论五、原胞和晶胞的关系abca3a2a1O面心立方布拉维格子晶格常数a,b,c第一节晶体结构格子和布拉维格子a3a2a1abcO第二章晶体结构理论五、原胞和晶胞的关系abca1a2a3O体心立方布拉维格子第一节晶体结构格子和布拉维格子a1a2a3O第二章晶体结构理论五、原胞与晶胞的关系第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论五、原胞与晶胞的关系第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论五、原胞与晶胞的关系第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论第一节晶体结构格子和布拉维格子五、原胞与晶胞的关系面心立方体心立方第二章晶体结构理论五、原胞与晶胞的关系区别：描述晶体结构的角度体积不同坐标系不同联系：基矢(a1,a2,a3)和轴矢(a,b,c)之间的关系都是在布拉维格子中选取的重复单元第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论例1一维等间距的单原子链第一节晶体结构格子和布拉维格子原胞=晶胞第二章晶体结构理论例2面心立方结构Cu第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论例3体心立方结构Na第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构例4NaCl结构复式晶格和简单晶格第一节晶体结构格子和布拉维格子第二章晶体结构理论例5CsCl结构布拉维格子第一节晶体结构格子