四川大学 固体物理 期末复习大纲.ppt

CH 1、2 晶体结构;晶面和晶向的标定 Miller 指数: 如何确定 Miller 指数 简单的晶体结构 sc, bcc, fcc, hcp, diamond and zinc sulfide 对称性和晶体点群 对称性和对称操作 平移对称操作: T(Rn)=u1a1+u2a2+u3a3 旋转对称操作:2?/n, n=1,2,3,4,6 其他对称操作: i, m and 点群;原子结构的直接观察 HR-TEM, STM 非理想晶体结构 非晶态: 无序堆积与聚合物;晶体对波的衍射 常用的衍射技术：X射线衍射、电子衍射和中子衍射 Bragg law: 2d sin ? = n?, 衍射条件的正空间表示 散射波振幅 傅立叶分析 倒格子、给定晶格的倒格子 Laue 方程: ?k = nGh,衍射条件的倒空间表示 ;布里渊区 布里渊区的定义： a Wigner-Seize cell k??Gh = (?Gh)2 sc, bcc, fcc 的倒格子以及它们之间的关系 基元的傅立叶分析: 散射波振幅和晶体结构的关系 bcc 和 fcc的结构因子 原子散射因子;倒格子的定义 a1, a2, a3 正空间的基矢 b1, b2, b3 倒空间的基矢 b1 =2?/V (a2? a3 ); b2 =2?/V (a3? a1 ) b3 =2?/V (a1? a2 ) 性质 倒空间元胞的体积: ? = b1·(b2? b3)=(2?)3/V Ghkl = hb1+kb2+lb3?(h,k,l) Dhkl = 2?/ ? Ghkl ?;关键点 布拉菲和非布拉菲晶格, 初基和非初基元胞, 威格纳-赛兹元胞 元胞体积 V = a1· (a2 ?a3 ) 基元的平均格点数, 填充因子 重要晶面、晶向的Miller 指数 倒格子的性质 1D 和 2D 倒格子的基矢 Ghkl~ dhkl 关系的证明 bcc 和 fcc 正倒格子的关系;CH3 晶体的结合;晶体按结合力的分类 共价晶体 共价键: 共用电子对 杂化理论: sp, sp2, sp3 共价键的特征：饱和性和方向性 共价晶体的特征：低配位数，弱导电性，高硬度，高熔点 ;晶体按结合力的分类 惰性气体晶体: 分子晶体 van der Waals 相互作用 短程、弱相互作用, Lennard-Jones 势 U(r)=4? [(?/R)12-(?/R)6]= B/R12-A/R6 密堆积、低熔点、透明;晶体按结合力的分类 金属 金属键; 共用价电子 密堆积、高配位数、高延展性、金属光泽 氢键 电子云分布不均匀的相互作用 弱相互作用 混合型晶体：石墨（共价、分子和金属结合）;晶体结合的一般结论 互作用势 U(r) 互作用力 F = – ?U(r) /?r 平衡位子 r0 ?U(r) /?r|r0 =0 排斥项和吸引项 ?u(r) = – ?/rn + ?/rm, ?0, ?0 稳定条件: mn 排斥项和吸引项 ?;重点 不同类型的晶体的特征 活用U(r), F = – ?U(r) /?r, ?U(r) /?r|r0 =0 ;CH4、5 晶格振动和晶体的热学性质;双原子晶格的振动 声学支和光学支: ?± 声学支和光学支的振动特性 由N个元胞每个元胞含有m个原子的n维晶体的振动模式数、许可的波矢数、振动支数 振动模式数: Nnm, 晶体的自由度数. q 的许可值数: N, 晶体的元胞数. 振动的支数: mn, 元胞的自由度数 声学支 m ; 光学支 m(n-1) ;弹性波的量子化 声子和晶格动量 弹性散射 N 过程: q1+q2 = q3, q3 in 1st BZ U 过程: q1+q2 = q3’=q3+Gh, q3 in 1st BZ，倒逆过程 thermal resistant;固体比热：声子的热容 Plank 分布函数 pi = 1/(e??i/kT-1) 态密度: q~q+dq 壳层内的波矢数: V/(2?)3 4?q2dq 杜隆-帕蒂定律: 高温极限 爱因斯坦近似 德拜定律 非谐效应：热膨胀 非谐效应：热导率;重点 振动模式 振动模式，q，声学支与光学支的数量 三个重要的固体比热模型 N-, U- (正常过程和倒逆过程)的定义;CH9、10 固体缺陷;色心: F 心: 负离子空位+俘获的电子 FA 心: 卤素离子+阳离子 VK 心: 相邻的卤素离子空位对 R 心:三个相邻的 F 心 M心:两个相邻的 F 心 面缺陷：小角晶界，堆垛层错;晶体的切应力 ?c = Ga/2?d G:切变模量 滑移过程: 滑移面和滑移向 位错 刃位错 (edge dislocation) 螺位错(screw dislocation) 伯格斯矢量(Burgers ve