1-2晶体微观结构_2013.ppt

2-1 空间点阵学说 十八世纪，阿羽依认为：方解石是由一些坚实的、相同的、平行六面体的“小基石”有规则地重复堆集而成的。 晶体的内部结构可以概括为：是由一些相 同的点子在空间作有规则地、周期性地无 限分布，这些相同的点子代表着晶体的基 本组成单元----“基元”，这些点子在空 间排列所组成的总体称为“空间点阵”。 共6种基元 （1）概念： 将基元抽象成为一个数学上的几何点，用一系列雷同的点子代表基元，这些点子称为“格点” （2）选取方法： 选在(同种)基元的相同原子位置。 （3）格点的特性： 所有格点所代表的基元都相同。 每个格点的周围环境都相同。 晶体的内部结构可以概括为：是由一些相 同的点子在空间作有规则地、周期性地无 限分布，这些相同的点子代表着晶体的基 本组成单元----“基元”，这些点子在空 间排列所组成的总体称为“空间点阵”。 晶体结构 = 基元 + 空间点阵 晶体结构 = 基元 + 空间点阵题图表示了一个由两种元素原子构成的二维晶体，请分析并找出其基元，画出其布喇菲格子、初基原胞，并写出元胞基矢表达式。 选取图中A1原子为格点 在二维晶体中，共有三种原子，分别为A1，B1和B2 平行六面体元胞无法表达出六方对称性，因此常用六方棱柱形元胞 边长为 的正六边形，其中心有一个格点。 初基原胞的基矢为： 四、举例 以立方晶系为例，介绍固体物理学原胞基矢和结晶学原胞基矢选取。 在立方晶系的结晶学原胞中，三个基矢的长度相等，而且，相互垂直，即： 简单立方晶胞 体心立方晶胞 面心立方晶胞 1. 简单立方晶胞： 结晶学原胞 固体物理学原胞 1.格点在顶点。 2.每个原胞只包含1个格点。 3.体积为a3。 1.格点只占据立方体的顶点位置。 2.每个原胞只包含1个格点。 3.体积为a3。 2. 体心立方晶胞： 结晶学原胞 1. 除了占据顶角外，体心还有一个格点 2.每个晶胞中包含2个格点。 3.体积为a3。 最近邻格点！ 2. 体心立方晶胞： 结晶学原胞 固体物理学原胞 1. 除了占据顶角外，体心还有一个格点 2.每个晶胞中包含2个格点。 3.体积为a3。 1.格点只占据立方体的顶点位置。 2.每个原胞只包含1个格点。 3.体积为a3/2。 * 晶体的粒子在空间呈现出周期性的无限排列（长程、有序） 晶体的微观结构 （最小）重复单元 重复规则 基元 格点、空间点阵 初级原胞、惯用原胞 基矢 第二节 晶体的微观结构 一、导论： 历史上，关于晶体微观结构的学说 十九世纪，Bravias的空间点阵学说：晶体的内部 结构是由一些相同的点子在空间有规则地作周期性的无 限分布，这些点子的总体称之为空间点阵。 空间点阵学说正确地反映了晶体内在结构的长程 有序特征，其正确性后来被X射线衍射所证实。 二、空间点阵学说 晶体结构 = 基元 + 空间点阵 1、基元（basis) （1） 概念： 晶体的基本组成单元 三、相关概念： 最小的重复单元 重复/最小 重复/非最小 不重复/非最小 * 晶体中原子的种类数 化学元素 周围环境：最近邻原子的方位与距离 化学元素： （2） 选取方法： 周围环境： 2 2 2 3 3 3 1 1 1 A A B B 3 2 2 2 2 3 3 3 1 1 1 A A B B B A 2 3 1 A B 2 3 1 A B 2 3 1 B A 2 3 1 B A * 最近邻不同种类的原子组合 2 2 2 3 3 3 1 1 1 A A B B B A 2 2 2 3 3 3 1 1 1 A A B B B A 2 2 2 3 3 3 1 1 1 A A B B B A * 基元可以是原子、原子团、离子团。 * 基元中原子的个数： 与晶体包含的原子种类数相同 如果晶体由一种原子组成，基元就只包含这一个原子。 如果晶体由多种原子组成，基元就包含多种原子。 * 基元不唯一。 （3） 基元的特性： 2、格（阵）点： 2 2 2 3 3 3 1 1 1 A A B B B A 2 3 1 A B 选在(同种)基元的相同原子位置 A A 实际晶体 基元 空间点阵 （1）概念： 格点在空间有规则地、周期性地无限排列的