固体物理常见晶体的结构优秀课件.ppt

《固体物理常见晶体的结构优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固体物理常见晶体的结构优秀课件.ppt（35页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、固体物理常见晶体的结构第1页，本讲稿共35页 如果组成晶体的基元是由两种或两种以上的原子组成，则该晶格称为复式格子。在复式格子中，若以每一个基元中相应的同种原子为结点可以各自构成一套网格-子晶格。各子晶格互移套构形成复式格子。如果组成晶体的基元是由完全相同的一种原子组成，则该晶格称为简单格子。由基元中原子间的相对位置决定第2页，本讲稿共35页原胞子晶格子晶格基元晶格原胞基元晶格第3页，本讲稿共35页1.氯化铯结构氯化铯结构氯化铯（氯化铯（CsCl）是另一种典型的离子晶是另一种典型的离子晶体，它的体，它的晶体结构晶体结构如图所示。如图所示。CsCl二、典型材料的晶体结构第4页，本讲稿共35页Cl

2、+子晶格Cs+子晶格晶格基元原胞简单立方晶格与基元第5页，本讲稿共35页CsCl晶体:简单立方Cl-和Cs+各自构成一套简单立方结构的子晶格，CsCl结构是这两个子晶格沿立方体空间对角线方向平移1/2空间对角线长度套构而成的。所以，CsCl结构是简单立方结构，而不是体心立方结构。第6页，本讲稿共35页2.氯化钠结构氯化钠结构 氯化钠晶体由氯原子和钠原子组成的氯化钠晶体由氯原子和钠原子组成的第7页，本讲稿共35页晶格基元原胞原胞子晶格子晶格基元晶格第8页，本讲稿共35页 由由Na+和和 Cl-各自构成一套面心立方格子，它们彼此沿各自构成一套面心立方格子，它们彼此沿对对角线角线方向平移方向平移1/

3、2套构套构形成了形成了.第9页，本讲稿共35页3.金刚石结构金刚石结构原子除了占据立方体的顶角和面心位置外，在面心立方的晶胞内还有4个原子，这4个原子分别位于4个空间对角线的1/4处。（1/4，1/4，1/4），（3/4，3/4，1/4）（1/4，3/4，3/4），（3/4，1/4，3/4）第10页，本讲稿共35页在正四面体中心位置的碳原子其价键的取向同四面体顶角上的碳原子价键取向是不同的，所以，这两种碳原子的周围环境情况是不相同的，因此，金刚石结构是复式格子。金刚石可以看成是由两个面心立方的子晶格彼此沿空间对角线平移1/4长度套构而成的。晶格基元原胞晶格与基元原胞第11页，本讲稿共35页4.

4、闪锌矿结构（闪锌矿结构（ZnS）ZnS和金刚石具有相似的结构，但我们和金刚石具有相似的结构，但我们常称常称ZnS具有具有“闪锌矿结构闪锌矿结构”。在ZnS晶体中，Zn和S分别组成面心立方结构的子晶格，这两个子晶格彼此沿空间对角线平移1/4空间对角线长度套构而成。第12页，本讲稿共35页5.钙钛矿结构钙钛矿结构 钙钛矿结构以钙钛矿结构以CaTiO3的结构为代表，许的结构为代表，许多铁电、介电、压电、光电以及高温超导材多铁电、介电、压电、光电以及高温超导材料都具有钙钛矿结构，如：料都具有钙钛矿结构，如：BaTiO3,PbZrO3,LiNbO3,LiTaO3等等。等等。现在，我们以现在，我们以BaT

5、iO3为例，介绍这种类为例，介绍这种类型的结构。型的结构。第13页，本讲稿共35页基元：基元：Ba、Ti、O、O、O晶格基元原胞简单立方第14页，本讲稿共35页整整个个BaTiO3晶晶格格可可以以看看成成是是由由Ba、Ti、O、O、O各各自自构构成成的的简简单单立立方方格格子子套套构构而而成的。成的。第15页，本讲稿共35页o20130305第16页，本讲稿共35页6.密堆积结构密堆积结构(1)、密堆积结构常见于金属晶体。、密堆积结构常见于金属晶体。(2)、密堆积结构只存在于由一种原子、密堆积结构只存在于由一种原子 组成的晶体。组成的晶体。(3)、密堆积结构可以最有效地占据空间。、密堆积结构可

6、以最有效地占据空间。(4)、在几何处理上，可以将原子看成是、在几何处理上，可以将原子看成是 刚性的小球。刚性的小球。(5)、密堆方式：、密堆方式：立方密堆和六角密堆立方密堆和六角密堆 第17页，本讲稿共35页第一层：每个小球与6个小球紧密相邻平铺构成第一层，在第一层，每三个小球之间存在一个间隙，每个小球周围有6个间隙，分别标记 为间隙B和C，标 记第一层为A层。第18页，本讲稿共35页 第二层：小球放置在第一层之上的间隙第二层：小球放置在第一层之上的间隙B 位置，其在面内的整体排列也位置，其在面内的整体排列也 与第一层一样，与第一层一样，标记为标记为B层层。第19页，本讲稿共35页第20页，本

7、讲稿共35页 第三层：有两种密堆积方式，分别对应第三层：有两种密堆积方式，分别对应 于两种密堆积结构，于两种密堆积结构，一种是一种是立方密堆积立方密堆积结构，结构，另一种是另一种是六角密堆积六角密堆积结构。结构。第21页，本讲稿共35页立方密堆积：立方密堆积：第三层小球堆放在第三层小球堆放在间隙间隙C的的 位置之上位置之上,标记第三层为标记第三层为C 层层，第四层再堆放在第一，第四层再堆放在第一 层小球位置之上层小球位置之上,即重复即重复A 层，这样就形成了层，这样就形成了 ABCABCA的堆积方式。的堆积方式。第22页，本讲稿共35页第23页，本讲稿共35页第24页，本讲稿共35页图1.13

8、.立方密堆第25页，本讲稿共35页（111）面立方密堆具有立方密堆积结构的元素晶体：PtPt惯用原胞B1B2B3AC1C2C3A第26页，本讲稿共35页六角密堆积：第三层小球放在第一层小六角密堆积：第三层小球放在第一层小 球之上，即球之上，即重复第一层的排重复第一层的排 列列，这样就形成了，这样就形成了 ABABAB.的密堆积方式。的密堆积方式。第27页，本讲稿共35页第28页，本讲稿共35页第29页，本讲稿共35页基元和初基原胞六角密堆具有六方密堆积结构的元素晶体：Ti、Zr、Y等Ti第30页，本讲稿共35页三、表征晶体结构的重要概念1、原子半径 对于由同种元素原子构成的晶体，原子半径r通常

9、是指元胞中相距最近的两个原子之间距离的一半。它与晶格常数a之间有一定的关系，可由此求得r。2、配位数 晶体中任一原子最近邻的原子数目。配位数越大，晶体中原子排列越紧密。3、致密度 指晶体中原子所占总体积与晶体总体之比，又称空间利用率。第31页，本讲稿共35页课堂练习：求解：体心立方、六角密堆积结构的致密度？第32页，本讲稿共35页在体对角线上，原子为最近邻，则：，即：由，每个惯用原胞内的原子数为：。求得：体心立方第33页，本讲稿共35页六方密堆在端面正六边形的顶点和中心的原子为最近邻，则：，即：由，每个惯用原胞内的原子数为：。求得：第34页，本讲稿共35页子晶格晶格基元空间点阵初基惯用原胞基矢布喇菲格子复式格子简单格子子晶格基元晶体结构晶格布喇菲格子基矢格点晶体结构基元空间点阵初基惯用原胞复式简单格子第一、二、三节小结：第35页，本讲稿共35页