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固体物理复习课.ppt

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第一章 晶体结构,一、几种典型的晶体结构,密排六方结构(hcp): ABABAB  如:Mg, Zn,  面心立方结构(fcc): ABCABC  如:Cu, Al  体心立方结构(bcc):如:Li, Na, K, Ba  简单立方结构(sc) 金刚石结构:如:金刚石,Si, Ge  NaCl结构:如:NaCl, LiF, KBr  CsCl结构:如:CsCl, CsBr, CsI  闪锌矿结构:如:ZnS, CdS, GaAs, -SiC  钙钛矿结构:如:Ba(TiO3),二、晶格的周期性,晶格 —————— 等同点系 —————— 空间点阵,数学抽象,任取一点,格点(或阵点) 基元:一个格点所代表的物理实体 格矢:Rl=l1a1+l2a2+l3a3 基矢:a1, a2, a3 原胞:,空间点阵原胞:空间点阵中最小的重复单元,只含 有一个格点,对于同一空间点阵,原胞的体积相等。,2. 晶胞:,晶格的分类: 简单晶格:每个晶格原胞中只含有一个原子,即晶格中 所有原子在化学、物理和几何环境完全等同 (如:Na、Cu、Al等晶格) 。 复式晶格:每个晶格原胞中含有两个或两个以上的原子, 即晶格中有两种或两种以上的等同原子(或 离子)。如:Zn、Mg、金刚石、NaCl等晶格。,倒格矢:Gn=n1b1+n2b2+n3b3 , n1, n2, n3=整数,倒格子原胞体积:b= b1·b2b3,晶格常数为a的面心立方的倒格子是格常数为4/a的体心立方; 晶格常数为a的体心立方的倒格子是格常数为4/a的面心立方。,三、倒格子,倒格子基矢的定义:正、倒空间基矢之间满足 ai·bj=2ij ,i, j=1, 2, 3,四、晶体的宏观对称性,点群32个点群,只要求一般了解即可轴对称的证明,五、晶系和Bravais格子 晶胞:既能反映晶格的周期性又能体现晶体宏观对称 性特征的最小重复单元。(注意与原胞的区别) 晶胞的坐标系:a,b,c 晶胞参量:a,b,c,,, 晶胞的基矢坐标系中的线指数[uvw]和面指数(hkl) 七个晶系、十四个点阵:根据晶体的对称性特征分类,14种Bravais格子(了解) 立方晶系的基矢:,fcc:,bcc:,本章要求:,几种简单的晶体结构;掌握关于晶体的基本概念(晶格、空间点阵、基矢、原胞、格点、基元、简单晶格和复式晶格等);倒易空间的概念,倒格子基矢的定义,倒格子与正格子的关系,要求给定一组正格子基矢,会求出相应的倒格子基矢;,晶胞的概念,晶胞的基矢坐标系,晶胞参量;晶系和Bravais格子;格常数为a的面心立方的倒格子是格常数为4/a的体心立方,反之亦然。立方晶系的基矢。,第二章 晶体的结合,一、晶体结合的基本类型及主要特征 二、晶体中粒子的相互作用,双粒子模型:,晶体的互作用能:,由平衡条件,求出r0和U0,结合能:W=-U0  0,结合能的物理意义:把晶体拆分成彼此没有相互作用的原 子、离子或分子时,外界所做的功。,体积压缩模量,体积压缩模量的物理意义:产生单位相对体积压缩所需 的外加压强。,三、离子晶体的互作用能,为Madelung const. ,只与结构有关,Madelung const.的求法:,四、分子晶体的互作用能,—— Lennard-Jones势,晶体互作用能,A12和A6只与晶体结构有关,五、共价结合的基本特征:方向性和饱和性,六、共价键与离子键之间的混合键,当形成共价键的两个原子不是同种原子时,这种结合不是纯粹的共价结合,而是含有离子结合的成分。,双粒子模型用于离子晶体和分子晶体上是相当成功的,这是由于在这两类晶体中,电子云的分布基本上是球对称的,因而可以用球与球之间的相互作用来模拟。,掌握各种晶体结合类型的基本特征;给定晶体相互作用能的形式,根据平衡条件、体积压缩 模量的定义以及体积因子求出平衡时晶体中最近邻粒子 间的距离r0、相互作用能U0(或结合能W)和体积压 缩模量K的表达式。离子晶体和分子晶体的互作用能,Lennard-Jones 势, Madelung常数的求法。共价键与混合键。,本章要求:,第三章 晶格振动和晶体的热学性质,一、晶格振动的运动方程,格波方程和色散关系,格波 的概念;,二、光学波和声学波的物理图象 光学波的物理图象:原胞内不同原子间基本上作相对振 动,当q0时,原胞内不同原子完 全作反位相振动。 声
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