《晶体和非晶质体》课件.pptVIP

*******************晶体和非晶质体物质的结构和性质决定了其在不同条件下的表现。晶体和非晶质体是物质存在两种常见形态，具有截然不同的微观结构。引言11.定义晶体和非晶质材料是物质存在的两种基本形态。22.研究意义了解材料的结构特点对理解材料的性质和应用至关重要。33.课程内容本课程主要讲解晶体和非晶质材料的结构特征、性质和应用。结构与分类晶体晶体是原子或分子以规则的三维周期性排列的固体。它们具有明确的几何形状、熔点和对称性。非晶体非晶体是原子或分子排列不规则的固体。它们缺乏明确的几何形状和对称性。多晶型一种物质可以以多种不同的晶体结构形式存在。这种现象称为多晶型现象。晶体结构基本单元晶体结构的基本单元是晶胞，它是晶体中最小的重复单元。晶胞包含了晶体的所有信息，包括原子种类、原子位置和原子之间的距离。晶胞可以看作是晶体结构的“积木”，通过无限重复堆砌，就能构建出完整的晶体结构。晶体的几何结构晶体的几何结构是指晶体中原子、离子或分子在空间的排列方式，是晶体的重要特征之一。晶体的几何结构可以用空间格子来描述，空间格子是由一系列平行且等距的平面的交点构成，每个交点代表晶体结构中的一个原子、离子或分子。晶体的几何结构决定了其物理性质和化学性质，例如熔点、沸点、密度、硬度、颜色等。晶系与空间格子晶系晶体根据其晶胞的对称性分为七个晶系。立方晶系六方晶系四方晶系正交晶系单斜晶系三斜晶系三方晶系空间格子空间格子是晶体结构的基本单元。空间格子是由晶胞在三维空间中周期性重复排列而成。布拉菲格子共有14种布拉菲格子，它们代表了所有可能的晶体结构。晶格缺陷点缺陷点缺陷是晶格中原子排列的局部偏差。最常见的点缺陷是空位和间隙原子。空位是指晶格中缺少一个原子。间隙原子是指一个原子位于晶格中不应存在的位置。线缺陷线缺陷是指一维的晶格缺陷，例如位错。位错是指晶格中原子排列发生的一维错位。位错会导致材料的强度和塑性发生变化。面缺陷面缺陷是指二维的晶格缺陷，例如晶界、孪晶界和堆垛层错。晶界是指两个晶粒之间的界面。孪晶界是指两个晶粒以镜像对称的方式连接。堆垛层错是指晶体结构中原子排列出现错误的二维缺陷。体缺陷体缺陷是指三维的晶格缺陷，例如空洞、裂纹和夹杂物。空洞是指材料内部的空腔。裂纹是指材料内部的断裂。夹杂物是指材料内部的杂质。晶格缺陷的产生1热力学因素材料在高温下原子振动加剧2非平衡凝固快速冷却过程原子来不及排列3机械应力材料受到压力或拉伸晶体结构发生畸变4辐射损伤高能粒子轰击原子被击出晶格材料的晶体结构并非完美无缺，存在各种缺陷。这些缺陷的形成通常由多种因素影响，例如材料的热力学性质、凝固条件、机械应力、以及辐射损伤等。晶体的生长成核晶体生长始于成核，即原子或分子聚集形成微小的晶核。晶核长大这些晶核通过吸附周围介质中的原子或分子而长大。晶体生长晶体生长是一个动态过程，晶体在不断地吸附和释放原子或分子。晶体生长的技术熔融生长法将晶体材料加热至熔融状态，然后缓慢冷却，使晶体逐渐结晶。水热生长法在高温高压的水溶液中进行晶体生长，适合于难熔材料的生长。气相生长法在高温条件下，将晶体材料蒸发，在合适的基底上进行沉积，生长出晶体。溶液生长法将晶体材料溶解在溶剂中，然后通过控制溶剂的蒸发或温度变化，使晶体从溶液中析出。单晶与多晶单晶整个晶体由一个完整的晶格组成，所有晶胞排列一致，具有相同的晶体结构。具有高度的各向异性。多晶由许多大小不同的晶粒组成，晶粒之间存在晶界，晶粒方向随机排列。宏观上表现为各向同性。单晶单晶硅、单晶锗、单晶金刚石等。多晶金属、陶瓷、玻璃等。非晶质材料的结构特征非晶质材料内部原子排列是无序的，缺乏周期性结构。原子和分子以短程有序的方式排列，缺乏长程有序性。无规则排列的原子和分子原子排列非晶质材料中，原子和分子没有规则的排列，而是以随机方式分布。分子运动与固体相比，非晶质材料的分子运动更自由，没有固定位置。短程有序虽然没有长程有序结构，但非晶质材料在短距离内存在原子或分子排列的微观结构。非晶质材料的制备方法11.快速冷却法熔融的材料快速冷却，防止结晶形成，常见于玻璃、金属玻璃等。22.蒸发沉积法材料蒸发后在冷的基底上凝结，例如薄膜材料。33.溅射法利用高能粒子轰击材料表面，使材料原子溅射到基底上，例如半导体薄膜。44.化学气相沉积法气相反应产物沉积在基底上，例如光学镀膜。非晶质态的热性质非晶质材料的热性质与晶体材料相比存在显著差异。非晶质材料由于结构无序，原子或