《14简单晶体结构》-精选·课件.ppt

第四节 简单晶体结构 本节主要内容: 1.2.1 几种晶格的实例 1.2.2 密堆积、配位数和致密度 a b (1)一维原子链 a 1.2.1 几种晶格的实例 一维单原子链 一维双原子链 (2)二维 (a) (b) 固体物理学原胞 维格纳--塞茨单胞 (3)三维 立方晶系(cubic) 单胞的体积: 取 为坐标轴的单位矢量, 则有 (a)简立方(simple cubic,简称SC) 单胞包含1个格点。 原胞的体积与单胞体积相同 对于立方晶系又可以分为以下几种情况(简单、体心、面心)： 平均每个单胞包含4个格点。[6*0.5+8*(1/8)=4] (b)面心立方(face-centered cubic，简称 fcc ) 原胞的体积 (c)体心立方(body-centered cubic,简称：bcc) 平均每个单胞包含2个格点。[1+8*(1/8)=2] 原胞的体积 复式格子(complex crystal lattice) (a)金刚石结构(diamond,简称：DIA) 金刚石结构属面心立方，每个单胞包含4个格点。 金刚石结构是由两个面心立方子晶格沿体对角线位移1/4的长度套构而成,其单胞为面心立方。由面心立方单胞的中心到顶角引8条连线，在互不相邻的4条连线的中点各加一个原子就得到了金刚石晶格结构。 c c c c (b)氯化钠结构 氯化钠结构由两个面心立方子晶格沿体对角线位移1/2的长度套构而成。 所以，单胞包含4个格点，8个原子 金刚石结构每个原胞包含1个格点,基元由两个碳原子组成,位于（0,0,0）和 处 Cl-和Na+分别组成面心立方子晶格。 其单胞为面心立方。 氯化钠结构属面心立方。 每个原胞包含1个格点，每个单胞包含4个格点。 氯化钠的原胞选取方法与面心立方简单格子的选取方法相同。 基元由一个Cl-和一个Na+组成。 (0,0,0) Cl-的坐为 ， Na+的坐标为 NaCl型结构 ①构成——两套相同的fcc套构而成(位移0.5a)。 ②结构——面心立方结构。Cl-和Na+分别组成一套fcc, 均为布拉菲格子，即结点是面心立方的布拉菲格子，每个结点中含有两个离子(Cl-和Na+)。氯化钠型结构不是简立方而是面心立方。 ③晶胞的选取——可以氯离子或钠离子为主，选取一个面心立方晶胞。晶格常数为a。 ④原胞的选取——如果以氯离子为顶点选取原胞，则原胞当中包含一个钠离子。反之已然。 NaCl晶胞结构示意图 (c)氯化铯结构 氯化铯结构是由两个简立方子晶格沿体对角线位移1/2的长度套构而成。 Cl-和Cs+分别组成简立方格子，其布拉维晶格为简立方，氯化铯结构属简立方。 每个原胞包含1个格点，每个单胞包含1个格点。基元由一个Cl-和一个Cs+组成。 (0,0,0) Cl-的坐为 ， Cs+的坐标为 CsCl晶胞、原胞示意图 (d)钙钛矿结构 钙钛矿结构常写成ABO3的形式。 O Ti 钡、钛和3个氧各组成简立方子晶格，钛酸钡是由5个简立方子晶格套构而成的。 一个晶胞包含1个钡原子、1个钛原子和3个氧原子。 钙钛矿的氧八面体结构 其中A代表二价或一价的金属，B代表四价或五价的金属，在立方晶胞的顶角上是A，体心上是B，面心上是三组O，OI﹑OII﹑OIII,周围的情况各不相同。整个晶体是由A﹑B﹑OI﹑OII﹑OIII各自组成的面心立方布喇菲格子（共5个）套构而成。 钙钛矿结构(钛酸钡BaTiO3结构) 钙钛矿结构主要包括：钛酸钙、钛酸钡、锆酸铅、铌酸锂、钽酸锂。 ①构成——由五个简立方格子套构而成。Ba、Ti和三个不同的O各构成一简立方。 ②结构——简立方结构。是复式格子。 ③晶胞的选取——以Ba为晶胞的八个角，Ti处在晶胞的中心，六个晶面上各有一个O，且对面上的O相同，为一组。 ④原胞的选取——和晶胞一样。 钛酸钡晶胞、原胞示意图 (e)?--钨结构(A-15 结构 ) B B A A A A A A 两个B原子和6个A原子各组成简立方。 ?--钨结构由8个子晶格套构而成。 一个晶胞包含2个B原子和6个A原子。 七、 密堆积、配位数和致密度 1.配位数(coordination number) 在布拉维格子中，离某一格点最近的格点，称为该格点的最近邻(nearest neighbour),格点周围最近邻数称为该格子的配位数.常用符号 z 表示。 它可以描述晶体中粒子排列的紧密程度，粒子排列越紧密，配位数越大。 在立方晶胞的顶角和体心上是B原子，A原子位于6个面上，每个面上有两个原子，都在面的中线上，相对的面