固体电子导论优秀课件

之间的晶面组合。 3)带轴：一组平行晶棱的
共同方向。 4)晶轴：一些主要的带轴。
4、晶体具有各向异性特征。
• 在力学量上具有各向异性性， 如：解理性、弹性模量等
• 在热学上具有各向异性特征， 如：热膨胀系数、导热系数等
• 在电学量上也具有各向异性， 如：电导率
• 光学各向异性，如：折射率 • 化学性质的各向异性,如(111)(110)硅片
方位的晶面劈裂的性质，这样的晶面称 为解理面。
2、晶体具 有锐熔性， 即：晶体 具有一定 的熔点。
图1.1、晶体的熔解特性
3、单晶体的外形具有 一定的规则性。
发育良好的天然单 晶体在外形上往往 非常地规则，呈凸 多面体。
图1.2 天然石英晶体的典型外形
常见的术语： 1)晶棱：晶面的交线。 2)晶带：相互平行的晶棱
二）、晶体的微观特征：
晶体微观结构的周期性：组成晶体的粒子在空 间呈现出周期性的无限排列。
如何描述这种周期性？
语言？ 画图？ 概念！实质为抽象
三、空间点阵与基元 基元定义：晶体内部结构中全同的基本结构 单元，可以是单个原子或原子集团。
把基元看成点
空间点阵定义：晶体的内部结构可以概括为 是由一些相同的点子在空间有规则地作周期 性的无限分布，这些点子的总体称为点阵， 也叫布喇菲点阵。
十 四 种 布 格 的 晶 胞
六. w-s原胞：
在空间格子中，以任意一个格点为原点 作原点到最近邻格点甚至第三近邻格点 的格矢，然后作这些格矢的垂直平分面， 被这些中垂面包围的最小多面体，即为 w-s原胞。
§1.2晶格的基本类型（一）
一维布喇菲格子 1. 定义：由一种原子组成的一维无限周期性点列， 周期为a。 2. 原胞：长为a的一根直线段，原子在其两端点。 每个原胞含一 个原子。 ３.周期性（平移对称性）：
１）点阵学说概括了晶体的周期性。 ２）点阵中点子(也叫阵点、格点、结点)的等同性：
点子所代表的基元相同。 点子的周围环境相同。
为什么？
点子位置的选取：必须在基元中相同的位置(由点阵 的周期性决定了），故点子的周围环境相同。 原则上点子可选在点阵中任意相同的位置，但一般 选在原子处
点 子 选 在 何 处 ？
夹角恒定不变。与外形无关。 为什么？ 同一品种的晶体，不论其外形如何，其内部结构 总是相同的，这种内部结构的共同性就表现为晶 面夹角的守恒性。 晶面夹角的守恒性是反映晶体品种的特征因素。
水晶
晶面夹角守恒及与内部结构关系的图示
总之，晶体有5大宏观特征
• 解理性 • 锐熔性
• 外形规则性 • 各向异性 • 晶面夹角守恒
y 格 矢
x
基矢
y
a1 3aj
3
3
a2 2 ai 2 aj
x
基矢
a1 3aj
a2
3 2
ai
3 aj 2
五．惯用原胞 惯用原胞（结晶学原胞或晶胞）： 是最 小重复单元的几倍，既反映了周期性， 也反映了晶体的“点对称性”。 轴矢:a,b,c 晶格常数：轴矢的长度a,b,c 任一位矢：Rl = m a + n b + l c
固体电子导论
第一章 晶体结构
§1.1原子的周期性阵列 一、晶体的定义
非晶态固体：内部原子和分子的排列短程有序， 没有长程序。 晶态固体：内部原子和分子的排列是有规则的， 不仅短程有序，长程也有序。 单晶：整块材料中原子都是周期性重复排列的。 多晶：整块材料由微小单晶随机堆砌而成。
晶体
非晶体
二.晶体的特征: 一）晶体的宏观特征: 1．晶体（单晶）具有解理性：沿某些确定
基元是几个原子？
不同种类的原子：不仅指它的化学组成， 也指它的位置、取向等方向不同。
基元的理解
1.基元（即基本结构单元）的组成：由不同种 个原子；如果晶体由多种原子 组成，基元就包含多种原子。
2. 基元的表示：可以用抽象的点子来表示
空间点阵学说的理解
（空间点阵、点阵、布喇菲点阵是一回事）
空间点阵学说：晶体的内部结构可以 概括为是由一些相同的点子在空间 作有规则地、周期性地无限分布， 这些相同的点子代表着晶体的基本 组成单元----“基元”，这些点子在 空间排列所组成的总体称为“空间 点阵”。即
晶体结构=基元+空间点阵
为何基元是两个原子？ （大小不同，代表的是元素不同）
点 子
可 选 在 两 种 位 置 上
布喇菲格子
布喇菲格子
晶格
1）晶格：所有原子形成的布喇菲格子的总体。 2）晶格的分类：简单晶格、复式晶格。 3）简单晶格：每个原子周围的情况都一样，是
严格的等同点，基元只含有一个原子的晶格, 也称布喇菲晶格或布喇菲格子，或子晶格。 4）复式晶格：基元包含两个或两个以上原子的 晶格，或晶格中至少有两类原子，其周围情况 不一样，也称复式格子。
Γ(x+na) = Γ(x) 4.晶胞？
一维复式格子 1. 定义：晶格中含有n(n≥2)类原子，其周围
情况不一样，它们组成一维无限周期性点列， 周期为a。 2. 原胞：长为a的一根直线段，一类原子在其 两端点，其余原子在线段上。每个原胞含n个 原子。 3. 周期性： Γ(x+na) = Γ(x) 4. 晶胞？
的腐蚀速率不同
各向异性腐蚀
当带有与<110>方向相准直的掩膜的(100 )面硅片放到 各向异性刻蚀剂中的时候，所暴露的{100}晶面会很 快被刻蚀，而对{111}面的刻蚀则很缓慢
如果继续腐蚀，就会获得一个以{111}面为边界的 自停止的V形槽
悬臂梁的制作
5、晶面夹角守恒： 属于同一品种的晶体，两个相对应晶面之间的
最小：包含一个格点；
周期性：平移原胞基矢可构成整个格子
a2 a1
1. 格矢（位矢）: Rl
任意两格点的连线矢量R l l1 a 1 l2 a 2 l3 a 3
2. 基矢： 以初基原胞的一个顶点为原点，引出的三个不共面的 边矢量a1,a2,a3，即基矢
3. 原胞体积： va a1a2a3
对于同一空间点阵，原胞有多种不同的取法，但 原胞的体积均相等。
布喇菲格子与晶格的比较
晶格可以是布格，也可以是复格。 复式格子可看成由各布格（子晶格）相互
套构形成。
有 几 套 布 格
？
简单晶格、复式晶格：
十 四 种 布 格
四、初基原胞 原胞：晶格中某一平行六面体。一个原胞 沿三维方向的重复排列构成晶体。可分为 “固体物理学原胞”和“结晶学原胞”。 初基原胞（固体物理学原胞或原胞）：取 最小重复单元，只反映周期性。