预备知识课件.ppt

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1、§1晶体的特征1.1固体的分类1.2晶体的宏观特性本节主要内容:晶体结构1.1固体的分类固体晶体:非晶体:准晶体:长程有序不具有长程序的特点,短程有序。有长程取向性，而没有长程的平移对称性。单晶体多晶体至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。长程有序:1.固体分类(按结构)(a)晶体结构的规则网格非晶体中原子排列不具有长程的周期性，但基本保留了原子排列的短程序，即近邻原子的数目和种类、近邻原子之间的距离(键长)、近邻原子配置的几何方位(键角)都与晶体相近。(b)非晶体结构的无规则网格(c)(c)Penrose拼接图案准晶体具有长程的取向序

2、，但没有长程的平移对称序，可以用Penrose拼接图案显示其结构特点。2.晶体的分类晶体按晶胞分立方晶系六方晶系四方晶系三方晶系正交晶系单斜晶系三斜晶系按对称性分立方体六方体按功能分导体半导体绝缘体磁介质电介质超导体按结合方式分分子晶体离子晶体共价晶体金属晶体氢键晶体晶体所具有的自发地形成封闭凸多面体的能力称为自限性。2.晶体的解理性:晶体沿某些确定方位的晶面劈裂的性质，称为晶体的解理性，这样的晶面称为解理面。1abcd21.2晶体的宏观特性1.自限性:晶面的交线称为晶棱，晶棱互相平行的晶面的组合称为晶带，如右图中a，1，b，2。1abc

3、d2互相平行的晶棱的共同方向称为该晶带的带轴，晶轴是重要的带轴。如右图中OO´3.晶面角守恒定律：属于同一品种的晶体，两个对应晶面间的夹角恒定不变。石英晶体：a、b间夹角总是141º47´；a、c间夹角总是113º08´；b、c间夹角总是120º00´。4.晶体的各向异性在不同方向上，晶体的物理性质不同。由右图可以看出，在不同的方向上晶体中原子排列情况不同，故其性质不同。5.晶体的均匀性晶体中任意两点(在同一方向上)的物理性质相同。6.晶体的对称性:晶体在某几个特定方向上可以异向同性，这种相同的性质在不同的方向上有规律地重复出现，称为晶体

4、的对称性。7.晶体固定的熔点:给某种晶体加热，当加热到某一特定温度时，晶体开始熔化，且在熔化过程中保持不变，直到晶体全部熔化，温度才开始上升，即晶体有固定的熔点。晶体为什么具有这些宏观特性呢?晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的,即晶体的宏观特性是微观特性的反映。自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点。晶体的宏观特性：§2晶体的微观结构本节主要内容:2.1晶体结构的周期性2.2原胞2.3密堆积、配位数和致密度(b)(c)(a)(a)、(b)、(c)为二维晶体结构示意图，它们有何异同?2.

5、1晶体结构的周期性所有晶体的结构可以用晶格来描述，这种晶格的每个格点上附有一群原子，这样的一个原子群称为基元，基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。一个理想的晶体是由完全相同的结构单元在空间周期性重复排列而成的。(b)(c)(a)1.基元、格点和晶格在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元，这个基本结构单元称为基元，基元是晶体结构中最小的重复单元，基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。(1)基元(b)(c)(a)任何两个基元中相应原子周围的情况是相同的，而每一个基元中不同原子周围情况则不相同。(2)晶格晶体的内部结构可以概括为是由

6、一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限分布，通过这些点做三组不共面的平行直线族，形成一些网格，称为晶格(或者说这些点在空间周期性排列形成的骨架称为晶格)。(b)(c)(a)晶格是晶体结构周期性的数学抽象，它忽略了晶体结构的具体内容，保留了晶体结构的周期性。用矢量　　　　　　　　　　　　　　　　　　表示格点的排列。(3)格点(或称阵点)晶格中的点子代表着晶体结构中相同的位置，称为格点。一个格点代表一个基元，它可以代表基元重心的位置，也可以代表基元中任意的点子。空间点阵(或布喇菲点阵)+基元=晶体结构(b)(a)布喇菲点阵(或空间点阵):为

7、了描写晶体结构的周期性,从具体晶体中抽象出所有基元的阵点在空间作有规则的周期性无限分布,这些阵点（或格点）排列的总体称为布喇菲点阵(或空间点阵).布喇菲格子：把空间点阵用一些直线连起来，形成的空间网格。说明1.基元中A、B可以是不同的原子，或相同的原子，但周围“环境”不同。2.每个基元用一个格点来表示。此格点选在基元的什么地方、代表几个原子并未限制。3.每个基元内所含的原子数＝晶体中原子的种类数。4.布喇菲格子（B格子）的基本特征：各格点的情况（基元内涵和周围“环境”）完全相同。在晶格中取一个格点为顶点，以三个不共面的方向上的周期为边长形

8、成的平行六面体作为重复单元，这个平行六面体沿三个不同的方向进行周期性平移，就可以充满整个晶格，形成晶体，这个平行六面体即为原胞，代表原胞三个边的矢量称为原胞的基本平移矢量，简称基矢。2.2原胞