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