[物理]第一章 晶体结构及晶体中的缺陷 new.pdf

材料结构与性能 科研宗旨：Difference ！！ 新材料、新方法、好性能 2012-10-11 1 第一章 晶体结构及 晶体中的缺陷 材料科学与工程系 2012-10-11 2 第一章 晶体结构及晶体中的缺陷 1.1 晶体的特征 1.2 空间点阵与晶胞 1.3 晶系和布拉菲点阵 1.4 空间点阵与晶体结构的关系 1.5 晶体的对称性 1.6 晶面指数和晶向指数 1.7 晶面间距、原子排列方式与间隙（简） 1.8 晶带 1.9 晶体中的缺陷 1.10 晶界 1.11 倒易点阵 2012-10-11 3 1.1 晶体的特征 特征1：各向异性 晶体由于具有按照一定几何规律排列的内部结 构，空间不同方向上原子排列的特征不同，如原 子间距及周围环境，因而在一般情况下，单晶体 的许多宏观物理量（如弹性模量、电阻率、热膨 胀系数、折射率、强度及外表面化学性质等）的 大小是随测试方向的不同而改变的，这个性质称 为各向异性。晶体断裂的解理性就是晶体具有各 向异性的最明显例子。 2012-10-11 4 特征2：晶体具有确定的熔点 熔点是晶体物质的结晶状态与非结晶状态互相 转变的临界温度，晶体熔化时发生体积变化。 晶体有一些其他共同特征：晶体中存在不完整 性，晶体内原子排列并不是理想的有序排列， 而是有缺陷的；晶体的原子周期排列促成晶体 有一些共同的性质，如均匀性、自限性和对称 性等。(规则外形、长程有序) 2012-10-11 5 2012-10-11 6 1.2 空间点阵和晶胞 1. 阵点 假设理想晶体中实际原子、离子、分子或 各种原子集团都是固定不动的刚性球，这些抽象 的晶体的实际质点称为阵点。 2. 空间点阵（简称为点阵） 阵点在空间呈周期性规则排列，并具有等同的周 围环境的模型。 点阵≈晶格 图1.1 空间点阵及单位平行六面体的不同取法 2012-10-11 7 3．晶格（空间格子） 作许多平行的直线把阵点连接起来，构成一个三维 的几何格架称为晶格。 4. 晶胞 定义：在空间点阵中，能代表空间点阵结构特点的 小平行六面体，反映晶格特征的最小几何单元。 整个空间点阵可由晶胞作三维的重复堆砌而构成。 2012-10-11 8 晶胞选取的原则 同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞 2012-10-11 9 晶胞选取的原则 选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性； 平行六面体内的棱和角相等的数目应最多； 当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数目应 最多； 当满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体 积。 2012-10-11 10 晶胞参数 晶胞三条棱边的边长a、b、c及晶轴之间的夹角α、 β、γ称为晶胞参数 图1.2 晶胞及晶胞参数 2012-10-11 11 任选一个阵点作为原点，将a、 b、c三个点阵矢 量（称为基矢）作平移，就可以得到整个点阵。 点阵中任何一个阵点的位置均可以由下列矢量表 示： r =ua+