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晶体基本分解.ppt

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下列材料在微观结构上有何区别? 1.单晶 与多晶? 2. 晶体与非晶体 ? 3. 晶体与准晶体 ? 第一章 晶体的基本概念 要解决的问题: 如何描述晶体的本质特征 -周期性? 晶体与材料 晶体可以有单晶体和多晶体,其构成的材料分别为单晶材料和多晶材料。单晶材料有人造半导体材料单晶硅和锗,金刚石、红宝石等,多晶材料包括金属及陶瓷等。晶体固有的性质对材料的性质具有重要的决定作用。 主要内容 1.1 空间点阵 1.2 空间点阵几何元素表示法— 点、线、面指数和原子坐标 1.3 晶带 (晶面与晶向的关系) 1.1 空间点阵 1.1.1 晶体与非晶体宏观性质上的区别 1.1.2 晶体的定义 1.1.3 等同点----等同点系 1.1.4 空间点阵 1.1.5 结构基元 1.1.6 晶体结构=点阵+基元 1.1.7 晶体点阵的实验证明 1.1.8 空间点阵中的几何要素 1. 晶体 晶体及其基本性质? 古代,无论中外都把具有规则多面体形态的水晶称为晶体。后来扩展为用晶体称呼那些天然就具有规则多面体形态的固体,如食盐、水晶,方解石、黄铁矿、绿柱石等。 晶体:是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。或者说晶体是具有格子构造的固体。具有长程取向有序和长程周期性平移有序。 自限性: 自发形成封闭几何多面体外形. 均一性: ? 异向性: 对称性: 最小内能和最大稳定性: 晶体有确定的熔点 微观结构不同 自限性 ? 自限性是指晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体的性质。由图中可以看出晶体为平的晶面所包围,晶面相交成直的晶棱,晶棱会聚成尖的角顶。 均一性 ?因为晶体是具有点阵构造的固体,在同一晶体的各个不同部分,质点的分布是一样的,所以晶体的各个部分的物理性质与化学性质也是相同的,这就是晶体的均一性。 异向性 ? 晶体结构中不同方向上的质点种类和排列方式不同,导致晶体的各种物理和化学性质随方向不同而异,这就是晶体的异向性。 例如:蓝晶石的硬度,石墨的导电性等随方向的差异很大。 对称性 ? 晶体具异向性,但这并不排斥在某些特定的方向上具有“相同的性质”。在晶体的外形上,也常有相等的晶面、晶棱和角顶重复出现。 非晶体 与晶体相对应的是非晶体。其特点是内部结构不具有周期性(格子构造)。如玻璃、琥珀、松香、树脂、沥青、大部分塑料等。 内部质点不作规则排列,不具格子构造的物质,称为非晶质或非晶体。它的物理性质在各个方向上是相同的,叫“各向同性”。它没有固定的熔点。所以有人把非晶体叫做“过冷液体”或“流动性很小的液体”。 准晶体 准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有长程取向有序的结构,然而不具有晶体所应有的长程周期性平移有序,它具有特殊的长程准周期性平移有序,因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性,例如5、8、12次对称性。 准晶体的发现,是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。 1.1.2 晶体的定义 晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。 1.1.3 等同点----等同点系 晶体结构中几何环境和物质环境皆相同的点称为等同点, 由等同点组成的点系称为等同点系.在同一晶体中可以找出无穷多套等同点系,它们具有相同的周期重复规律. 同一晶体中各套等同点系的重复规律是相同的,抽出任一套等同点系,都可代表该晶体中各套质点的重复规律 作人为抽象的工作: 等同点 阵点 等同点系 点阵 (有物质内容) (几何点的阵列) 1.1.4 空间点阵 点在空间周期性规则排列且其中每个点有完全相同的环境,这种几何图形称为空间点阵。 空间点阵表明了晶体内部质点在三维空间作周期性重复排列这一根本的性质,因此,晶体又可定义为:晶体是具有空间点阵构造的固体。 1.1.5 结构基元 与晶体空间点阵中的阵点对应的物理实体(离子、原子或分子)称为结构基元。 同一晶体中所有基元的化学组成、空间结构均相同。 1.1.6 晶体结构 = 点阵 + 基元 2D LATTICES e.g. the hexagonal pattern of a single layer of GRAPHITE Counting Lattice Points/Atoms in 2D Lattices 1.1.7 晶体点阵的实验证明 LB膜热解法制备的SiC薄膜的劳厄像 ①阵点:空间点阵中的几何点 ②

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