固体物理知识点总结

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一、考试重点

晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带论的基本概念和基本理论和知识

二、复习内容

第一章晶体结构

基本概念

1、晶体分类与其特点:

单晶粒子在整个固体中周期性排列

非晶粒子在几个原子范围排列有序(短程有序)

多晶粒子在微米尺度内有序排列形成晶粒,晶粒随机堆积

准晶体粒子有序排列介于晶体和非晶体之间

2、晶体的共性:

解理性沿某些晶面方位容易劈裂的性质

各向异性晶体的性质与方向有关

旋转对称性

平移对称性

3、晶体平移对称性描述:

基元构成实际晶体的一个最小重复结构单元

格点用几何点代表基元,该几何点称为格点

晶格、

平移矢量基矢确定后,一个点阵可以用一个矢量表示,称为晶格平移矢量

基矢

元胞以一个格点为顶点,以某一方向上相邻格点的距离为该方

向的周期,以三个不同方向的周期为边长,构成的最小体积平

行六面体。原胞是晶体结构的最小体积重复单元,可以平行、

无交叠、无空隙地堆积构成整个晶体。每个原胞含1个格点,

原胞选择不是唯一的

晶胞以一格点为原点,以晶体三个不共面对称轴(晶轴)

为坐标轴,坐标轴上原点到相邻格点距离为边长,构成的平行

六面体称为晶胞。

晶格常数

WS元胞以一格点为中心,作该点与最邻近格点连线的中垂面,中垂面围成的多面体称为WS原胞。WS原胞含一个格点

复式格子不同原子构成的若干相同结构的简单晶格相互套构

形成的晶格

简单格子

点阵格点的集合称为点阵

布拉菲格子全同原子构成的晶体结构称为布拉菲晶格子。

4、常见晶体结构:简单立方、体心立方、面心立方、金刚石

闪锌矿

铅锌矿

氯化铯

氯化钠

钙钛矿结构

5、密排面将原子看成同种等大刚球,在同一平面上,一个球最多与六个球相切,形成密排面

密堆积密排面按最紧密方式叠起来形成的三维结构称为密堆积。

六脚密堆积密排面按AB\AB\AB…堆积

立方密堆积密排面按ABC\ABC\ABC…排列

5、晶体对称性与分类:

对称性的定义晶体绕某轴旋转或对某点反演后能自身重合的性质

对称面

对称中心

旋转反演轴

8种基本点对称操作

14种布拉菲晶胞

32种宏观对称性

7个晶系

6、描述晶体性质的参数:

配位数晶体中一个原子周围最邻近原子个数称为配位数。

晶体最大配位数为12,晶体可能配位数12,8,6,4,3,2。

晶列过任意两格点的直线称为晶列

晶向晶列方向

晶向指数

晶面全部格点用一族平行平面包含,该平行平面族称为晶面族,族中每个平面称为晶面

晶面指数晶面在元胞基矢截距的倒数的互质整数组称为晶面指数

密勒指数(hkl)晶面在晶胞基矢上截距的倒数的互质整数组

称为密勒指数

面间距

面密度

体密度

致密度

解理面对原子晶体,密勒指数简单的晶面族,面间距较大,晶面格点密度大,晶面间结合力较小,容易解理。对离子晶体,晶面格点密度大且晶面是电中性的晶面容易解理

7、倒格子:

定义倒格子是晶格点阵在波矢空间的傅立叶变换

倒格子基矢

倒格矢

布里渊区以任意倒格点为原点,作所有倒格矢的垂直平分面将倒格子空间分成的一系列区域,称为布里渊区

理论公式

1、布拉菲点阵分布函数???

2、倒格矢

3、倒格子基矢与正格子关系式

4、晶面指数(57-60)、密勒指数(61)、晶面间距(65-66)、晶面原子密度的计算?????

图形和关系曲线

1、简单立方(配位数、元胞、元胞基矢、晶胞、晶胞基矢、不同晶

面上格点分布、倒格子基矢、第一布里渊区)

2、

3、

2、体心立方(配位数、元胞、元胞基矢、晶胞、晶胞基矢、不同面上格点分布、倒格子基矢、第一布里渊区)

4、面心立方(配位数、元胞、元胞基矢、晶胞、晶胞基矢、不同面

上格点分布、倒格子基矢、第一布里渊区)

5、6、

7、

8、(115-120)

4、金刚石结构(最小结构单元、配位数、元胞、晶胞、晶胞基矢、不同面格点分布、倒格子基矢、第一布里渊区)

第二章晶体结合

基本概念

1、两粒子间排斥力与其性质

两粒子间吸引力与其性质

两粒子间总相互作用力与其特点

2、两粒子间相互作用势能

3、

晶体总相互作用能

晶体结合能绝对零度下,忽略粒子零点振动能,晶体粒子最小总相互作用势能等于晶体结合能

4、离子键与特点

5、

马德隆常数

6、共价键的形成与其特点两个原子各出一个电子,在两个原子核之

间形成较大电子云密度被两个原子共用、自旋相反配对的电子结构

7、

极性共价键形成与其特点共用电子对偏向负电性大的原子的共价键

6、金属键形成与其特点金属原子结合成金属晶体时,价电子脱离原子成为晶格共有电子,原子成为正离子实,共有化电子与离子实库仑引力构成金属键

7、范德瓦耳斯键形成与其特点

原子负电性

原子电离能基态原子失去一个电子成为正离子所需能量

原子亲和能基态原子俘获一个电子成为负离子时释放的能量8、原子负电性与晶体结构关系

9、

10、SP3、SP2、SP轨道杂化的形成与其性质原子S、P轨道波函数杂化形成的波函数给出的电子几率分布称为杂化轨道。

理论公式

1、两粒子间相互作用能的一般形式

2、两粒子间相互作用力的一般形式

3、晶体体积弹性模量

4、原子负电性计算式

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