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第7章 晶体结构 2课时 教学目标及基本要求 1. 了解晶体的特征及晶体的基本类型。明确周期系中元素单质的晶体结构及其物理性质的周期性。 2. 了解晶体缺陷的概念，了解掺杂半导体等信息材料。 教学重点 1. 离子晶体、原子晶体、分子晶体、混合键型晶体的概念、成键方式及其成键方式对晶体性质影响。杂质缺陷与信息材料 点阵、晶胞的概念；链状、层状混合键型晶体成键方式。N 型半导体和 P 型半导体本章教学方式及教学过程中应注意的问题 本章采用多媒体教学的方式进行教学，以多媒体教学为主，配合板书讲解教学重点及难点；另外，采用课堂练习和课后作业的方式巩固教学成果。教学中应注意采用动画、实物等方式帮助学生理解知识点并逐步培养学生的空间想象力。 第 7 章 晶体结构Chapter 7 Structure of Crystal 7.1 晶体的基本特征 晶体——原子、离子、分子等微粒在空间按一定规律周期性的重复排列构成的固体物质。? 整齐规则的几何形状晶体在从液体凝固或从溶液中结晶而自发形成时，具有整齐规则的外形，而玻璃为代表的非晶体，它很容易被加工成各种规则的外形，但它自发凝固时，只能得到无规则的外形，故称它为无定形物质。? 各向异性的特征晶体在不同的方向上具有不同的传热，导电，机械强度等物理性质。? 固定的熔点? X 射线的衍射效应 晶体 单晶体:是由一个微小的晶核在各个方向均匀生长而成，具有典型的晶体结构和突出的晶体特征。 多晶体:是由很多取向不同的单晶颗粒结合而成的，由于各个单晶颗粒取向不同，排列混乱，总体上一般并不表现出显著的各向异性。 7.1.2 点阵（晶格） 把晶体中的每一个结构单元抽象为一个几何点，这些几何点在三维空间的规则排列就构成了点阵（也称晶格。如图 7-1 所示）。点阵形象而充分地反映了晶体的结构特征。组成晶体的结构单元（原子、离子、分子等）在晶格的结点上，呈有规则的周期性排列。 如上图中粗黑线所示，可以从点阵中划分出一个平行六面体，它代表了晶体的基本重复单位，称为晶胞，其含义既包括晶格的大小和形式，也包括晶格结点上的结构单元。晶胞在空间平移，无隙地堆砌而成晶体。晶胞的大小和形状可用六面体的３个边长ａ，ｂ，ｃ和由，，所形成的３个夹角α，β，γ来描述。这六个数值称为晶胞参数。按对称性的不同，晶体可分为７种晶系，列于图 7-2 和表 7-1 中。 图７－１　点阵与晶胞 图７－２７种晶系 表７１７种晶系 晶 系 边 长 夹 角 晶体实例 立方（ Cubic ） a=b=c α＝β＝γ＝ 90 ° Cu NaCl 四方（ Tetragonal ） a=b ≠ c α＝β＝γ＝ 90 ° Sn SnO 正交（ Rhombic ） a ≠ b ≠ c α＝β＝γ＝ 90 ° I2 HgCl2 三方（ Rhombohedra ） a=b=c α＝β＝γ≠ 90 ° Bi Al2O3.sub 六方 (Hexagonal) a=b ≠ c α＝β＝ 90 °γ＝ 120 ° Mg AgI 单斜 (Monoclinic) a ≠ b ≠ c α＝γ＝ 90 °β≠ 90 ° S KClO3 三斜 (Triclinic) a ≠ b ≠ c α≠β≠γ≠ 90 ° CuSO4 · 5H2O 7.2 晶体的基本类型? 四种基本类型的晶体 晶体类型 结合力 熔沸点、硬度 导电性 周期表中的位置 离子晶体 离子键 较高 水溶液导电 存在于化合物中 原子晶体 共价键 高 半导体 A ： C, Si, Ge, A:B 分子晶体 分子间力 低 绝缘体 P 区非金属元素 金属晶体 金属键 较高 良导体 S 区 ,d 区 ,ds 区金属 ? 混合键型的晶体链状结构晶体 ——硅酸盐晶体自然界存在的硅酸盐晶体，其基本结构单元是由１个硅原子和４个氧原子组成的硅氧四面体。根据连接方式的不同有骨架状的（三维网络），有层状的，还有链状的等多种结构的硅酸盐。如果每个硅氧四面体［SiO4］共用两个氧原子去，在一维方向延伸出去，就形成单链结构的硅酸盐负离子(SiO3)n2n- 晶体结构动画 ( 链状结构晶体 ) 石棉是含有Ca2+，Mg2+的硅酸盐，用氧化物的形式可表示为CaO3MgO.4SiO2。它是典型的链状晶体，其长链是由Si—O共价键联结的双链结构。石棉可用作保温、绝缘材料。 层状结构晶体 ——石墨 同层：σ键、大π键 层间：分子间力 石墨结构 :1) 以 sp2杂化形成 3 个 sp2- sp2的 键 , 键角为 120o , 构成一个正六边形的平面层