高二物理竞赛半导体晶格结构PPT(课件)

表示。
用 a1,a2 ,a3
表示。
体积为：
Ω a1 a2 a3
结构学原胞——单胞
– 对于任何给定的晶体，可以用来描述晶体对称性、
形成其晶体结构的最小单元
原胞：不一定能描述晶
体对称性
注：（a）单胞无需是唯一的 （ b）单胞无需是基本的
三个基矢的方向尽可 能地沿着空间对称轴 的方向，它具有明显 的对称性和周期性。
a
a3 i j k 2
每个单胞包含2个原子。
原胞的体积 Ω a1 a2 a3 1 a3 2
晶系和布拉伐格子
❖ 通常描写单胞的六个物理量是三个基矢的长 度和基矢之间的夹角，如图所示
❖ a，b，c，，，通常又称为晶格常数，可
以由x射线衍射确定
❖ 根据a，b，c，，，的不同，晶格可分为
(b)面心立方
ak
a1
a2
a j a3
a
a1 j k 2
a
a2 i k 2
a
a3 i j 2
ai
平均每个单胞包含4个原子。
原胞的体积
Ω a1 a2 a3 1 a3 4
(c)体心立方
ak
a1
a2 aj
ai
a3
a
a1 i j k 2
a
a2 i j k 2
（ b）单胞无需是基本的
胞的基本平移矢量，简称基矢。 正交：简单，体心，面心，底心
正交：简单，体心，面心，底心
a，b，c， ， ， 通常又称为晶格常数，可以由x射线衍射确定
a，b，c， ， ， 通常又称为晶格常数，可以由x射线衍射确定 三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向，它具有明显的对称性和周期性。
基矢：固体物理
学原胞基矢通常 晶格的最小周期性单元：原胞
在晶格中取一个格点为顶点，以三个不共面的方向上的周期为边长形成的平行六面体作为重复单元，这个平行六面体沿三个不同的方向进行周期性平移，就可以充满整个晶格，形
成晶体，这个平行六面体即为原胞，代表原胞三个边的矢量称为原胞的基本平移矢量，简称基矢。
基矢：固体物理学原胞基矢通常用
属于每一晶系的空间格子，因为重复单元所 在晶格中取一个格点为顶点，以三个不共面的方向上的周期为边长形成的平行六面体作为重复单元，这个平行六面体沿三个不同的方向进行周期性平移，就可以充满整个晶格，形
成晶体，这个平行六面体即为原胞，代表原胞三个边的矢量称为原胞的基本平移矢量，简称基矢。 复式晶格：如果晶体由两种或两种以上原子组成，同种原子各构成和格点相同的网格，称为子晶格，它们相对位移而形成复式晶格。
包括的点子（格点、结点）不同，又可分为 对于任何给定的晶体，可以用来描述晶体对称性、形成其晶体结构的最小单元
a，b，c， ， ， 通常又称为晶格常数，可以由x射线衍射确定
基矢：固体物理学原胞基矢通常用
表示。
一种或几种类型。这样，七个晶系中共有 三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向，它具有明显的对称性和周期性。
这样，七个晶系中共有14种重复单元，通常称为14种布拉伐格子。
晶注格：的 （最a）小单周胞期无性需单是元唯：一原的胞个不同的方向进行周期性平移，就可以充满整个晶格，形成晶
每个单胞包含2个原子。
三基个矢基 ：矢固的体方物向理尽学可原能胞地基沿矢着通体空常间用，对称这轴的个表方示向平。，它行具有六明显面的对体称性即和周为期性原。胞，代表原胞三个边的矢量称为原
表示。
结点数目，又可分为简单格子、底心格子、 属于每一晶系的空间格子，因为重复单元所包括的点子（格点、结点）不同，又可分为一种或几种类型。
（ b）单胞无需是基本的
体心格子和面心格子四种。
十四种布拉伐格子
三斜：简单 单斜：简单，底心 正交：简单，体心，面心，底心 四方：简单，体心 六角：简单 三角：简单 立方：简单，体心，面心
基矢：结晶学Байду номын сангаас胞的基矢一般用 a, b, c 表示。
体积为： v a bc n Ω
原胞的例子
(a)
(b)
a2 a1
a4 a3
a6
a5
a8 a7
固体物理学原胞
维格纳--塞茨单胞
(a)简立方
c b a
单胞
a1 ai a2 a j a3 ak
每个单胞包含1个格点。
原胞的体积 Ω a3
简单三斜 (1)
简单单斜 (2)
底心单斜 (3)
三角 (4)
简单正交 (5)
底心正交 体心正交
(6)
(7)
面心正交 (8)
简单四角 (9)
体心四角 (10)
六角 (11)
简立方 (12)
体心立方 (13)
面心立方 (14)
关于晶向：
每个单胞包含2个原子。 在晶格中取一个格点为顶点，以三个不共面的方向上的周期为边长形成的平行六面体作为重复单元，这个平行六面体沿三个不同的方向进行周期性平移，就可以充满整个晶格，形
成晶体，这个平行六面体即为原胞，代表原胞三个边的矢量称为原胞的基本平移矢量，简称基矢。
平均每个单胞包含4个原子。
晶格的最小周期性单元：原胞
七大晶系和十四种布拉伐格子
七大晶系
晶系名称 三斜晶系 单斜晶系 正交晶系 四方晶系 六角晶系
三角晶系 立方晶系
晶轴上的周期 晶轴间的夹角
abc
90
abc ==90， 90
abc
===90
a=bc
===90
a=bc
==90， =120
a=b=c
==90
a=b=c
===90
布拉伐格子 Bravais Lattices
a，b，c， ， ， 通常又称为晶格常数，可以由x射线衍射确定
正交：简单，体心，面心，底心
a，b，c， ， ， 通常又称为晶格常数，可以由x射线衍射确定
三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向，它具有明显的对称性和周期性。
正交：简单，体心，面心，底心
晶格分类：简单晶格和复式晶格
简单晶格：如果晶体由完全相同的一种原子组成，且每 个原子周围的情况完全相同，则这种原子所组成的网格称为
简单晶格。在简单晶格中，每一个原胞有一个原子。
复式晶格：如果晶体由两种或两种以上原子组成，同种 原子各构成和格点相同的网格，称为子晶格，它们相对位移 而形成复式晶格。在复式晶格中，每一个原胞包含两个或更 多的原子。
晶格的最小周期性单元：原胞
在晶格中取一个格点为顶点，以三个不共面的方向上的周期
为边长形成的平行六面体作为重复单元，这个平行六面体沿三
在简单晶格中，每一个原胞有一个原子。
通常描写单胞的六个物理量是三个基矢的长度和基矢之间的夹角，如图所示
基矢：结晶学原胞的基矢一般用
表示。
布拉伐格子 Bravais Lattices
复式晶格：如果晶体由两种或两种以上原子组成，同种原子各构成和格点相同的网格，称为子晶格，它们相对位移而形成复式晶格。
半导体晶格结构 简单晶格：如果晶体由完全相同的一种原子组成，且每个原子周围的情况完全相同，则这种原子所组成的网格称为简单晶格。
晶格的最小周期性单元：原胞
14种重复单元，通常称为14种布拉伐格子。 布拉伐格子 Bravais Lattices
平均每个单胞包含4个原子。 基矢：固体物理学原胞基矢通常用
表示。
14种布拉伐格子中，按每个格子所包含的 平均每个单胞包含4个原子。
原胞：不一定能描述晶体对称性
基矢：结晶学原胞的基矢一般用