固体物理课件第1章教学讲义.pptx

固体物理Introduction to Solid State Physics; 吴真平;基础研究： 异质结构的电、光、磁性的相互关系 宽禁带半导体(Ga2O3), 钙钛矿氧化物(perovskite):介电(SrTiO3)，铁电(BaTiO3)，多铁材料(BFO), 二维材料(graphene) 应用研究： 光电探测器: 光电二极管, 光敏电阻 深紫外(UV), 可见光(Vis) 太阳能电池: 钙钛矿氧化物/硅, 砷化镓… 二维材料/半导体材料… 阻变存储器: GaOx, 多铁/庞磁阻…;参考书;课程考核 20% 平时成绩 30% 期中考试 50% 期末考试 课堂要求 ? 不要大声喧哗; ? 尽量不要饮食; ? 保持手机静音模式. ;自然界中的物质;固体物质的研究历史;固 体;(a)晶体结构的规则网格;晶体的宏观特性;固体物理 vs 凝聚态物理11 Solid State Physics vs Condensed matter physics; 固体物理 vs 粒子物理Solid State Physics vs Particle Physics;固体物理的研究内容;第一章 晶体结构 第二章 晶体中原子的结合 第三章 晶格振动与晶体的热学性质 第四章 能带理论 ;第一章 晶体结构;第一节 晶体结构的周期性;; 在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元，这个基本结构单元称为基元，基元是晶体结构中最小的重复单元，基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。;(2)晶格;(3)格点;二、布拉伐格子 → 表征了晶格的周期性;等价数学定义： 中取一切整数值 所确定的点 的集合称为布拉伐格子。;(a)基元 (b)晶体结构;注意事项： 1）一个布拉伐格子基矢的取法不是唯一的;晶系;;三 、原胞;2 、注意： ;补充：魏格纳Wigner - 塞兹Seitz原胞（对称原胞）;二维晶格的Wigner-Seitz原胞; ① 简单晶格：;CsCl 结构;举例： ★NaCl，CsCl — 包含两种等价离子;４、位置坐标描述晶格周期性：;面心立方位置的原子 B 表示为：;四、 晶胞(单胞);晶体中一种质点(黑点)和周围的另一种质点(小圆圈)的排列是一样的，这种规律叫做近程规律或短程有序。;非晶体中，质点虽然可以是近程有序的(每一黑点为三个圆圈围绕)，但不存在长程有序！; 1985年在电子显微镜研究中， 发现了一种新的物态，其内 部结构的具体形式虽然仍在 探索之中，但从其对称性可 知，其质点的排列应是长程 有序，但不体现周期重复， 即不存在格子构造，人们把 它称为准晶体。如图绘出一 种长程有序但不具周期重复 的几何图形。;第二节 一些晶格的举例;了解几个定义： 1· 配位数：原子的最近邻（原子）数目 2· 致密度：晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比 注：配位数和致密度 ↑→ 原子堆积成晶格时愈紧密 3· 密排面：原子球在一个平面内最紧密排列的方式 把密排面叠起来可以形成原子球最紧密堆积的晶格。;;二维;一、简单立方晶格（SC格子）;4· 晶格的三个基矢：;二、面心立方晶格（face-centered cubic — fcc）;5· 原胞的体积：;;三、体心立方晶格（body-centered cubic — bcc);4· 晶格的三个基矢：;;1· 配位数 ：理想情况 — 所有相邻原子之间的距离相 等 → 轴比 配位数为12 实际值在1.57~1.64之间波动 ;;;五、金刚石晶体结构;金刚石晶格的原胞;六、氯化钠(NaCl)结构;七、氯化铯（CsCl)晶格;八、钙钛矿（perovskite）晶格;密堆积、配位数和致密度; 基元由两个原子组成，一个位于(000)，另一个原子位于　　　　; 密堆积特点：结合能低，晶体结构稳定；配位数最大为12。;取配位数为8的氯化铯型结构。;;;;;;1. Consider the following pattern,Indicate: (a) The basis of letters associated with each lattice point (b) A primitive unit cell (c) A rectangular unit cell;2. For the fcc structur