晶体相关基础知识
化学金属晶体知识点总结
化学金属晶体知识点总结一、金属晶体的基本概念金属晶体是由金属原子以一定规律排列组成的固体结构。
金属晶体具有一些特点，如具有金属典型的电性能、热性能和光学性能，同时还具有良好的延展性、韧性和导电性。
二、金属晶体的结构金属晶体的结构是由金属原子通过化学键相互连接而形成的。
金属晶体的结构有多种类型，其中最常见的是面心立方晶体结构和体心立方晶体结构。
金属晶体的结构对金属的性能具有重要影响，比如面心立方晶体结构使得金属具有优良的导电性和导热性，而体心立方晶体结构使得金属具有良好的韧性和延展性。
三、金属晶体的性能1. 导电性：金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中自由传导，因此金属具有良好的导电性能。
2. 导热性：金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中迅速传递热量，因此金属具有良好的导热性能。
3. 延展性：金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较弱，因此金属具有良好的延展性能，可以被拉伸成细丝或者铺展成薄片。
4. 韧性：金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较强，因此金属具有良好的韧性能，可以经受一定的外力而不易断裂。
5. 耐腐蚀性：金属晶体中的化学键特点使得金属具有一定的抗腐蚀性能，可以抵御外界腐蚀物质的侵蚀。
四、金属晶体的制备金属晶体的制备方法有多种，常见的包括熔融法、沉淀法、溶胶-凝胶法等。
熔融法是通过将金属加热至熔点后冷却凝固成固体晶体；沉淀法是通过将金属盐溶液中加入适量还原剂使金属物质析出，然后经过洗涤、干燥等处理制备金属晶体；溶胶-凝胶法是通过将金属盐加入溶液中形成凝胶后再经过热处理的方法制备金属晶体。
五、金属晶体的应用金属晶体广泛应用于工业生产中，主要包括金属材料、金属合金、金属催化剂等。
金属材料广泛用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域；金属合金具有优异的物理性能和化学性能，用于制备高强度、高耐热、高耐腐蚀的材料；金属催化剂广泛用于化工生产中的有机合成、空气净化等领域。
总的来说，金属晶体是由金属原子组成的固体结构，在工业生产和科研领域有重要应用。
晶体学基础知识点及思维导图
HOMEWORKS知识点晶体结构Crystal structure 点阵结构Lattice晶胞Unit cells晶系Crystal systems布拉菲格子The Bravais lattices点群point group空间群space group关系Relationships/思维导图Mind mapping具体中文解释粒子抽象成点，形成了点阵结构，而这些点连接起来就形成了晶格，可以说点阵和晶格具有同一性，但区别于点阵具有唯一性，晶格不具有。
同样我们需要区别“lattice ”的意义 它在这应该准确的代表点阵结构而不是单单的点阵，点阵结构是具体的客观存在的而点阵是人为抽象出来的，相比于点阵对应的点阵点，点阵结构对应的就是结构基元。
晶胞堆砌成了点阵结构，晶胞又具有晶胞参数和晶胞内容两方面，也就是说可以这么表示晶胞=点阵格子+结构基元。
根据晶胞的晶胞参数我们可以把晶体的结构从宏观上分为七个方面，也就是七大晶系.七大晶系结合晶胞类型产生了14种Bravais晶格点群表示的是晶体中所包含所有点对称操作的（旋转、反应、反演）的集合。
（晶体的宏观性质不变)。
点群描述了分子结构和晶体的宏观对称性（后来老师讲点群只是对于结构基元里的原子的对称排布，我个人后来查阅思考了一下，这是局限的，点群所描述的对称性正是可以描述宏观的晶格以及肉眼可见的晶体的对称性，所以它才被引为宏观对称性。
）微观对称元素：点阵、滑移面、旋转轴（无数阶次）而晶体的宏观对称元素和微观对称元素在内的全部对称元素的一种组合就构成晶体的一种微观对称类型也就是空间群，它反应的是内部微观结构的对称性（结构基元内部原子）或者是微观的晶胞堆积方式的不同。
晶体的宏观对称性就是晶体微观对称性的宏观表现。
晶系与对称的关系：七种晶系从宏观的对称操作来看，有旋转、反射、反演，这些构成的是32种点群。
而晶系必须符合平移操作（晶体对称定律的要求），结合平移我们限定了它有14种Bravais 格子。
晶体学基础必学知识点
晶体学基础必学知识点1. 晶体的定义：晶体是由原子、离子或分子以有序排列形成的固态物质。
2. 结晶学：研究晶体的结构、性质以及晶体的生长过程。
3. 晶体的晶格：晶体具有规则的周期性排列结构，可以用晶格来描述。
4. 晶胞：晶体中最小的重复单元，可以通过平移来产生整个晶体结构。
5. 晶体的晶系：根据晶胞的对称性，晶体可以分为七个晶系，分别为三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、四方晶系、六方晶系、菱方晶系和立方晶系。
6. 晶体的晶面和晶向：晶体表面上的平面称为晶面，晶体内部的线段称为晶向。
7. 晶体的点阵和晶格常数：晶胞中的基本单位称为点阵，晶体的晶格常数是指晶格中基本单位的尺寸参数。
8. 布拉格方程：描述X射线或中子衍射中晶体衍射角度与晶格参数之间的关系。
9. 动态散射理论：描述X射线或中子与晶体中原子、离子或分子相互作用的过程。
10. 逆格子：描述晶格的倒数空间，逆格子与晶格的结构存在对偶关系。
11. 晶体缺陷：晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷，晶体缺陷对晶体的性质和行为有重要影响。
12. 晶体生长：研究晶体从溶液或气体中的形成过程，包括核化、生长和晶面的形态演化等。
13. 晶体的结构表征方法：包括X射线衍射、中子衍射、电子衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等。
14. 晶体结构的解析和精修：通过衍射数据和晶体学软件对晶体的结构进行解析和精修，得到晶体的准确原子位置和结构参数。
15. 晶体的物理和化学性质：晶体的结构对其性质有重要影响，包括光学性质、电学性质、磁学性质和力学性质等。
16. 晶体学的应用：晶体学在材料科学、化学、生物学、地质学和矿物学等领域有广泛的应用，如材料合成、催化剂设计、药物研发和矿石勘探等。
晶体结构基础知识
a ≠ b ≠ c ， = = = 90° 正交晶系 。 此外还有六方晶系，三方晶系，单斜晶系和三斜晶系。
由晶胞参数a，b， c，α，β，γ表 示， a，b，c 为 六面体边长， α， β，γ 分别是bc ca , ab 所形成的 三个夹角。
晶胞的两个要素：
(1)晶胞的大小与形状：
简单单斜
底心单斜
简单三斜
晶体分类
离子晶体： 原子晶体： 分子晶体： 金属晶体：
阴阳离子间通过离子键构成的晶体
原子间以共价键形成的空间网状结构的晶体
分子间以分子间作用力（范德华力）形成的晶体
金属阳离子和自由电子通过金属键形成的单质晶体
金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的 。下面用等径刚性球模型来讨论堆积方式。
观察实心圆点 K，除了 立方体顶点的 8 个 K 外，体 心位置有 1 个 K 。所以称为体心立方晶胞。
再看金属钾的晶胞，右图 。必须说明的是，它属于立方晶系，但既不是 AB 型，也不属 于离子晶体。
立方晶系有 3 种类型晶胞 ： 面心立方、简单立方、体心立方 。
晶体结构基础知识
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红宝石 ruby Al2O3-Cr
宏观晶体的形貌
立方 立方晶体的宏观形貌
晶体的宏观对称性分析
石英玻璃
非晶态又称玻璃态
天然石英玻璃矿物照片
晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列
1
在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相切，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层。
2
四、金属晶体
1
2
3
4
物理高中晶体知识点总结
物理高中晶体知识点总结1. 晶体的结构晶体的结构主要有原子晶体、离子晶体、分子晶体和合金晶体。
原子晶体是由同一种原子组成，例如金属晶体；离子晶体是由正负离子组成，例如NaCl；分子晶体是由分子组成，例如甘油；合金晶体是由两种或两种以上不同的金属原子组成，例如青铜。
2. 晶体的晶格晶体的结构是由晶格和晶体的基本单位组成的。
晶格是晶体内部空间周期性排列的结构，晶格可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系。
晶体的基本单位是指构成晶体的最小部分，可以是原子、离子或分子。
3. 晶胞和晶系晶体是由晶体的基本单位重复堆叠而成的。
晶胞是晶体结构最小的重复单元，不同的晶体结构形成不同的晶胞结构。
晶系是由晶胞的平行和垂直关系来确定的，晶系有七种：立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系和三斜晶系。
4. 晶体的晶体类别晶体可以分为单晶、多晶和非晶体。
单晶是晶体中晶粒具有一定的形状和方向。
多晶是晶粒方向规则排列，但没有固定的晶粒形状。
非晶体是晶体没有任何长程周期性排列的结构，它的原子、离子或分子具有较弱的相互作用。
5. 晶体的衍射晶格的结构可以通过衍射现象进行分析。
当入射光波照射到晶体上时，晶格的周期性结构会导致光波的衍射现象，形成衍射图样。
通过观察衍射图样的规则性，我们可以得知晶体的结构。
6. 晶格的缺陷晶格中存在着一些缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位缺陷、间隙原子、替位原子和杂质原子等；线缺陷包括位错和蠕滑体等；面缺陷包括晶界和位错堆垛等。
7. 晶体的物理性质晶体的物理性质包括晶体的热物性、光学性质、电学性质和力学性质等。
晶体的热物性质包括热膨胀、导热性和热容量等；光学性质包括吸收、散射和折射等；电学性质包括介电常数和电导率等；力学性质包括硬度、弹性模量和塑性等。
8. 晶体的应用晶体在电子学、光电子学、材料科学和生物科学等领域有着广泛的应用。
晶体材料可以用于制造半导体器件、激光器件、光学元件、电子元件和传感器等。
晶体学基础知识
不同晶面族的晶面间距也不相同。
面心立方和密堆六方的原子堆垛
原子的密排面的形式：在平面上每个原子与六个原子相切。
hcp中为(0001)面，
按 –ABABAB-方式堆垛。
Fcc中为{111}面，
按 –ABCABCABC-方式 堆垛。
平行六面体的三个棱长a、b、c和及其夹角α 、 β 、γ ，可决定平行六面体尺寸和形状，这六 个量亦称为点阵常数。
晶系
晶系——按点阵常数的特征对晶体的分类，可分为7大 晶系。
晶向与晶面指数
晶向——空间点阵中阵点列的方向。空间中任两阵点
的连线的方向，代表了晶体中原子列的方向。 晶向指数——表示晶向方位符号。
晶向与晶面指数
晶面：空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面，
代表了晶体中原子列的方向。 晶面指数：表示晶面方位的符号。
立方系典型晶面
晶向与晶面指数
晶面指数与晶向指数关系：（hkl）⊥［hkl］
c
(111) [111]
c (110)
b a
a
b [110]
晶面间距
晶面间距：指相邻两个平行晶面之间的距离。 晶面间的距离越大，晶面上的原子排列越密集。 同一晶面族的原子排列方式相同，它们的晶面间的间
晶体学基础知识
晶格与晶胞
晶格
为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分 子)在空间的平衡位置作为阵点，人为地将阵点用一系 列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称为晶格。
Байду номын сангаас 晶格与晶胞
晶胞——构成晶格的最基本单元，在三维空间 重复堆砌可构成整个空间点阵，通常为小的平 行六面体。
晶格与晶胞
晶体几何学基础
晶体生长过程中，原子或分子的排列遵循一定的几何规律，形成规 则的空间结构。
晶体生长的动力学原理
晶体生长速度受控于结晶界面上的原子或分子迁移速率，以及结晶 界面的稳定性。
晶体生长方法
01
02
03
溶液法
通过控制溶液的浓度、温 度等条件，使晶体在溶液 中自发结晶。
熔体法
将原料加热至熔化，然后 缓慢冷却至结晶温度，使 晶体从熔体中析出。
晶体几何学基础
目录
• 晶体结构基础 • 晶体对称性 • 晶体几何形态 • 晶体光学性质 • 晶体物理性质 • 晶体化学键合 • 晶体生长与制备
01
CATALOGUE
晶体结构基础
晶体结构定义
01
晶体结构定义
晶体结构是指晶体中原子或分子 的排列方式，以及原子或分子间 的相互作用关系。
02
03
空间格子
ห้องสมุดไป่ตู้性质
单晶体形态具有高度的对称性，其内部原子或分子排列呈现规律性 ，导致单晶体具有独特的物理和化学性质。
多晶体形态
定义
多晶体是由许多小的单晶体聚集 而成的集合体，其形态通常不规
则。
形成方式
多晶体形态的形成方式与结晶过程 有关，由于结晶过程中原子或分子 的排列方向不同，导致多晶体形态 各异。
性质
多晶体形态的物理和化学性质通常 表现为各向异性，即不同方向上性 质不同。
气相法
通过控制气体成分和温度 ，使原料在气相中反应并 结晶。
晶体制备技术
人工合成法
通过化学反应或物理过程，在实验室内制备晶体 。
天然采集法
从自然界中采集已形成的天然晶体。
晶体生长技术
利用各种晶体生长方法，在实验室内或工业生产 中制备晶体。
第一章晶体结构(一结晶学基础知识)精选全文完整版
2. 晶体结构与空间点阵
晶体格子：把晶体中相邻质点的中心用直线联起来 构成的空间格架即晶体格子，简称晶格。
结点：质点的中心位置称为晶格的结点。 晶体点阵：由这些结点构成的空间总体称为晶体点
阵（空间格子或空间点阵）。结点又叫阵点。点阵 中结点仅有几何意义，并不真正代表任何质点。如 图1-1所示.
晶向族：晶体中原子排列周期相同的所有晶向为一个 晶向族，用〈uvw〉表示。 同一晶向族中不同晶向的指数，数字组成相同。 已知一个晶向指数后，对u、v、w进行排列组合， 就可得出此晶向族所有晶向的指数。如〈111〉晶向 族的8个晶向指数代表8个不同的晶向；〈110〉晶向 族的12个晶向指数代表12个不同的晶向。
图1-2 晶胞坐标及晶胞参数
4.晶系与点阵类型
晶格特征参数确定之后，晶胞和由它表示的晶格也随之确定， 方法是将该晶胞沿三维方向平行堆积即构成晶格。
空间点阵中所有阵点的周围环境都是相同的，或者说，所有阵 点都具有等同的晶体学位置。布拉菲（Bravais）依据晶格特征参数 之间关系的不同，把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶系， 见表1-1。按照阵点（结点）在空间排列方式不同，有的只在晶胞的 顶点，有的还占据上下底面的面心，各面的面心或晶胞的体心等位 置，7个晶系共包括14种点阵，称为布拉菲点阵（Bravais lattice ）。
晶向：点阵可在任何方向上分解为相互平行的直线组， 位于一条直线上的结点构成一个晶向。
2.六方晶系的晶面指数和晶向指数 3.晶向与晶面的关系
1.晶面、晶向及其表征
晶面：晶体点阵在任何方向上可分解为相互平行的结点平面，这样 的结点平面称为晶面。 晶面上的结点，在空间构成一个二维点阵。 同一取向上的晶面，不仅相互平行、间距相等，而且结点的分 布也相同。不同取向的结点平面其特征各异。 任何一个取向的一系列平行晶面，都可以包含晶体中所有的质 点。
化学晶胞知识点总结
化学晶胞知识点总结一、晶体结构基础1. 晶体定义晶体是由一个或多个原子、离子或分子组成的具有规则排列结构和周期性的固体。
晶体的结构和性质由其晶胞和晶体的晶体结构决定。
2. 晶体结构晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
晶体结构可以分为周期性结构和非周期性结构，周期性结构又可以分为点阵、离子晶体结构、分子晶体结构和金属晶体结构。
3. 晶体形态晶体形态是指晶体外部的几何形状。
晶体形态是晶体内部结构的外在表现，可以通过晶体的晶体学表示法来描述。
4. 晶体学符号晶体学符号是用来描述晶体形态和晶体结构的符号系统，包括布拉维符号、米勒指数等。
5. 晶格常数和晶胞晶格常数是晶体内部原子、离子或分子排列的周期性距离，晶胞是晶体中最小的重复单位，可以通过晶格常数来描述。
二、立方晶胞1. 立方晶胞的定义立方晶胞是一种具有等长边和90度角的晶胞，可以分为简单立方、体心立方和面心立方。
2. 立方晶胞的参数立方晶胞有三个晶格常数a，其中晶格参数为a = b = c。
3. 立方晶体系立方晶体系包括立方晶系、正交晶系、四方晶系、菱面体晶系和六方晶系。
其中立方晶系的晶体结构具有最高的对称性。
4. 立方晶体的性质立方晶体具有高度的对称性和周期性，因此具有一些特殊的物理性质，例如电特性、光学性质等。
三、晶体缺陷1. 晶体缺陷的定义晶体缺陷是指晶体结构中存在的不完整部分，包括点缺陷、线缺陷、面缺陷等。
2. 点缺陷点缺陷是指晶体中存在的单个原子、空位、间隙等缺陷。
点缺陷可以分为固溶体、间隙固溶体、替换固溶体等。
3. 线缺陷线缺陷是指晶体中存在的一维缺陷，包括脱排、重排、错层等。
4. 面缺陷面缺陷是指晶体中存在的二维缺陷，包括晶界、位错等。
5. 晶体缺陷的影响晶体缺陷会影响晶体的物理和化学性质，例如导电性、机械性能、热导率等。
四、晶体生长和形貌1. 晶体生长晶体生长是指晶体从溶液或气相中吸收物质并逐渐生长的过程。
晶体生长可以分为溶液晶体生长、气相晶体生长等。
晶体相关基础知识
石英晶体基本常识一、基础概念1、石英晶体谐振器:利用石英晶体的逆电压效应制造具有选择频率和稳定频率的无线电元件。
电介质由于外界的机械作用，(如压缩‧伸拉)而在其內部产生变化，产生表面电荷的现象，叫压电效应，如果将具有压电效应的介质至于外电场中，由于电场的作用，会引起介质內部正负电荷中心位移，而这一位移产生效应为逆压电效应2、晶片的主要成分SiO2（二氧化硅）密度：2.65g/cm3分子量：60.063、振动模式晶体分为以下两类：AT基频：BT 在振动模式最低阶次的振动频率CTDT3次泛音：5次晶体振动的机械谐波，泛音频率与基频频率之比，7次接近整倍数，又不是整倍数。
9次AT与BT如何区分1)通过测量晶片厚度AT厚度t=1670/F0 F0-晶体标称频率BT厚度t=2560/F02)通过温选根据晶片的拟合曲线来确定3)通过测量晶体的C0、C1、TS、L、T来确定4、按规格分为：HC-49S，HC-49U，HC-49S/SMD，表晶(3*8、2*6)，UM系列等HC-49S HC-49U HC-49S/SMD 表晶陶瓷SMD 钟振UM系列5、标称频率：晶体技术条件中所给定的频率，如4.000MHz，12.000MHz，25.000MHz等6、调整频差：在规定条件下，基准温度时，工作频率相对于标称频率所允许的偏离值(如：±30ppm、±25ppm)7、串联谐振频率(FR)：晶体本身固有的频率8、负载谐振频率(FL)：在规定条件下，晶体与一负载电容相并联或相串联，其组合阻抗呈现出来的谐振频率。
9、负载电容：在振荡电路中晶体两脚之间所有的等效电容量之和.在通常情况下IC厂家在规格书中都会给出推荐的晶体匹配电容.说明：负载电容CL是组成振荡电路时的必备条件。
在通常的振荡电路中，石英晶体谐振器作为感抗，而振荡电路作为一个容抗被使用。
也就是说，当晶体两端均接入谐振回路中，振荡电路的负阻抗-R和电容CL即被测出，这时，这一电容称为负载电容。
01晶体学基础
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续二
（1）电子和空穴：有效电荷与实际电荷相等。 （2）原子晶体：带电的取代杂质缺陷的有效电荷就
等于该杂质离子的实际电荷。 （3）化合物晶体：缺陷的有效电荷一般不等于实际
电荷。
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缺陷的表示
• 无缺陷状态：0 • 晶格结点空位：VM, VX • 填隙原子:Ai, Xi • 错位原子:在AB中，AB, BA • 取代原子:在MX中NM • 电子缺陷:e’, h• • 带电缺陷: VM’, VX •, Ai •, Xi’, AB, BA , NM(n-m)
• 箭头表示反应方向
V V 0 NaCl(s) ' •
Na
Cl
• 箭头上表示基质的化学
式
•
生成物主要由缺陷组成
AgCl
AgCl(s )
Agi•
VA' g
Cl
Cl
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基本的缺陷反应方程式
1．具有夫伦克耳缺陷(具有等浓度的晶格空位和填隙原子的 缺陷)的整比化合物M2+X2-：
位错模型
如图所示，晶体中多余的半原子面好象一片刀刃切入晶体中， 沿着半原子面的“刃边”，形成一条间隙较大的“管道”，该 “管道”周围附近的原子偏离平衡位置，造成晶格畸变。刃型 位错包括“管道”及其周围晶格发生畸变的范围，通常只有3到 5个原子间距宽，而位错的长度却有几百至几万个原子间距。刃 位错用符号 “┻”表示。
内容回顾
1.晶体结构的周期性; 2.点阵结构与点阵； 3. 点阵与平移群及与点阵结构的关系； 4. 晶体结构参数； 5. 晶面指数的确定；
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九年级晶体的知识点
九年级晶体的知识点晶体是固体物质的一种特殊形式，具有有序的排列结构和规则的几何形状。
在九年级的学习中，我们将学习有关晶体的知识点，包括晶体的特征、晶体的结构、晶体的分类和晶体的应用等。
以下是对这些知识点进行详细探讨。
1. 晶体的特征晶体具有以下主要特征：1.1 有序性：晶体中的原子、分子或离子按照一定的方式有序排列。
这种有序性使得晶体在空间上具有规则的几何形状。
1.2 重复性：晶体中的基本结构单位称为晶胞，晶胞可以按照一定的方式进行重复堆积，使得整个晶体结构呈现出周期性。
1.3 固定比例：晶体中不同类型的原子、分子或离子按照确定的比例组合成晶胞，这种比例称为化学式。
2. 晶体的结构晶体的结构是由基本结构单位和重复堆积方式决定的。
根据晶体的结构特点，可以分为离子晶体、共价晶体和金属晶体。
2.1 离子晶体：由阳离子和阴离子通过电荷相互吸引而形成的晶体。
离子晶体的结构由离子的空间排列和阴阳离子的比例确定。
例子包括氯化钠晶体和硫酸铜晶体。
2.2 共价晶体：由共价键连接的原子通过共用电子形成的晶体。
共价晶体的结构由原子间的共价键和空间排列方式决定。
例子包括钻石和石英晶体。
2.3 金属晶体：由金属离子通过金属键相互吸引而形成的晶体。
金属晶体的结构由金属离子的空间排列和金属键的存在确定。
例子包括铁和铜晶体。
3. 晶体的分类根据晶体的不同性质和结构，晶体可以分为多种不同类型。
3.1 共面晶体：晶体中的原子、分子或离子排列在一个平面上。
这种类型的晶体具有平面间隔、长宽比等特征。
例子包括石墨和石蜡晶体。
3.2 线状晶体：晶体中的原子、分子或离子排列在一条线上。
这种类型的晶体具有线间隔、长度等特征。
例子包括纤维和铁丝晶体。
3.3 体积晶体：晶体中的原子、分子或离子排列不限于平面或线上，具有三维空间布局。
这种类型的晶体具有体积、表面积等特征。
例子包括盐和钻石晶体。
4. 晶体的应用晶体在日常生活和科学研究中有广泛的应用。
晶体结构基础知识
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晶体结构决定了晶体的物理性质和 化学性质
晶体结构可以分为金属晶体、原子 晶体、离子晶体和分子晶体等类型
晶体结构的特点
晶体结构由原子、分子或离 子按照一定的规则排列而成
晶体结构具有周期性、对称 性和重复性
晶体结构的种类包括金属晶 体、原子晶体、分子晶体和
离子晶体
晶体结构的研究对于理解物 质的物理性质、化学性质和
晶体对称性 包括对称操 作和对称元 素
对称操作包 括旋转、反 射、倒转等
对称元素包 括对称中心、 对称面、对 称轴等
晶体对称性 是晶体结构 的重要特征 决定了晶体 的物理性质 和化学性质
05 晶体结构的物理性质
光学性质
晶体的光学性质与其结构有关 晶体的光学性质包括折射率、色散、双折射等 晶体的光学性质可以用于鉴定晶体的种类和结构 晶体的光学性质可以用于研究晶体的生长和缺陷
地质学：研究晶体结构与地质构造的 关系
环境科学：研究晶体结构与环境污染 的关系
医学领域
药物研发：通 过晶体结构分 析药物与蛋白 质的相互作用 优化药物设计
疾病诊断：通 过晶体结构分 析蛋白质的结 构变化辅助疾
病诊断
药物筛选：通 过晶体结构分 析药物与蛋白 质的结合能力 筛选有效药物
药物设计：通 过晶体结构分 析药物与蛋白 质的结合位点 设计新型药物
电学性质
导电性：晶体的导电性取决于其内部电子的移动能力 介电常数：晶体的介电常数决定了其对电场的响应能力 光电效应：晶体的光电效应是指晶体在光照下产生的电荷效应 压电效应：晶体的压电效应是指晶体在受到压力时产生的电荷效应
热学性质
热膨胀系数：晶体的热膨胀 系数与其晶体结构有关不同 晶体的热膨胀系数不同
1.3晶体学基础（空间点阵）
1.3晶体学基础（空间点阵）1.3 晶体学基础（空间点阵）⾦属及⾮⾦属材料在固态通常都是晶体，它们的许多特性都与其结晶状态有关。
因此，作为材料科学⼯作者，⾸先要熟悉晶体的特征及其描述⽅法。
本节将扼要地介绍晶体学的基础知识，包括以下⼏⽅⾯内容：(1)空间点阵及其描述、晶系和点阵类型。
(2)晶体取向的解析描述：晶⾯和晶向指数。
(3)晶体中原⼦堆垛的⼏何学，堆垛次序，四⾯体和⼋⾯体间隙。
熟练地掌握以上内容，关键是要多练习、多应⽤。
以上内容不仅是学习材料课程的基础，也是学习其他许多专业课程（如X射线衍射、电⼦衍射、固体物理等）的基础。
因此，要求学⽣对这些内容，能掌握得⾮常透彻、⾮常熟练。
⼀、晶体与⾮晶体1 晶体的定义物质的质点(分⼦、原⼦或离⼦)在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质叫晶体。
图1 ⾦属及其他许多材料的长程有序排列2 ⾮晶体⾮晶体在整体上是⽆序的，但原⼦间也靠化学键结合在⼀起，所以在有限的⼩范围内观察还有⼀定规律，可将⾮晶体的这种结构称为近程有序。
图 2 ⽔蒸⽓的短程有序玻璃的短程有序3 晶体的特征（1）周期性固态物质按其原⼦或分⼦的聚集状态可分为两⼤类，⼀类是晶体，另⼀类是⾮晶体。
晶体的⼀个基本特征就是其中的原⼦或原⼦集团都是有规律地排列的，这个规律就是周期性，即不论沿晶体的哪个⽅向看去，总是相隔⼀定的距离就出现相同的原⼦或原⼦集团。
这个距离也称为周期。
显然，沿不同的⽅向有不同的周期。
⾮晶体不具有上述特征。
在⾮晶体中原⼦（或分⼦、离⼦）⽆规则地堆积在⼀起。
液体和⽓体都是⾮晶体。
在液体中，原⼦也处于相对紧密聚集的状态，但不存在长程的周期性排列。
对于⾦属液体的结构，我们在学习后⾯的内容时将会有进⼀步的了解。
固态的⾮晶体实际上是⼀种过冷状态的液体，只是它的物理性质不同于通常的液体。
玻璃是⼀个典型的固态⾮晶体，所以，往往将⾮晶态的固体称为玻璃态。
（2）有固定的凝固点和熔点晶体还有⼀些其他的特点。
晶体学基础知识点小节知识讲解
第一章晶体与非晶体★相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。
）★空间格子的要素：结点、行列、面网★晶体的基本性质：自限性: 晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。
均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。
晶体是绝对均一性，非晶体是统计的、平均近似均一性。
异向性：同一晶体不同方向具有不同的物理性质。
例如：蓝晶石的不同方向上硬度不同。
对称性：同一晶体中，晶体形态相同的几个部分（或物理性质相同的几个部分）有规律地重复出现。
最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。
稳定性：晶体比非晶体稳定。
■本章重点总结：本章包括3组重要的基本概念:1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点；它们之间的关系。
2) 结点、行列、面网、平行六面体; 结点间距、面网间距与面网密度的关系.3) 晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性，并解释为什么。
第二章晶体生长简介2.1 晶体形成的方式★液-固结晶过程:⑴溶液结晶: ①降温法②蒸发溶剂法③沉淀反应法⑵熔融结晶: ①熔融提拉②干锅沉降③激光熔铸④区域熔融★固-固结晶过程:①同质多相转变②晶界迁移结晶③固相反应结晶④重结晶⑤脱玻化2.2 晶核的形成●思考：怎么理解在晶核很小时表面能大于体自由能，而当晶核长大后表面能小于体自由能？因为成核过程有一个势垒：能越过这个势垒的就可以进行晶体生长了，否则不行。
★均匀成核：在体系内任何部位成核率是相等的。
★非均匀成核：在体系的某些部位（杂质、容器壁）的成核率高于另一些部位。
●思考：为什么在杂质、容器壁上容易成核？为什么人工合成晶体要放籽晶？2.3 晶体生长★层生长理论模型（科塞尔理论模型）层生长理论的中心思想是：晶体生长过程是晶面层层外推的过程。
★螺旋生长理论模型（BCF理论模型）●思考：这两个模型有什么联系与区别？联系：都是层层外推生长；区别：生长新的一层的成核机理不同。
●思考：有什么现象可证明这两个生长模型？环状构造、砂钟构造、晶面的层状阶梯、螺旋纹2.4 晶面发育规律★★布拉维法则(law of Bravais)：晶体上的实际晶面往往平行于面网密度大的面网。
初中化学晶体知识点总结
初中化学晶体知识点总结初中化学中的晶体主要分为两大类：分子晶体和原子晶体。
晶体是由原子、离子或分子按照一定的规律排列形成的具有周期性结构的固体。
了解晶体的结构和性质对于深入理解化学知识至关重要。
一、分子晶体分子晶体是由分子通过分子间力（如范德华力、氢键等）相互结合形成的晶体。
这类晶体的特点是熔点和沸点较低，硬度较小，易挥发。
典型的分子晶体包括水、冰、盐等。
1. 分子间力- 范德华力：非共价性质的力，包括诱导力、取向力和色散力（伦敦力）。
- 氢键：一种特殊的偶极-偶极相互作用，当氢原子与电负性较大的原子（如氧、氮、氟）形成共价键时，会在分子间形成氢键。
2. 晶体结构- 分子晶体的排列通常是无规则的，但在某些情况下，分子可以按照特定的几何形状排列，形成规则的晶体结构。
- 水分子在冰晶体中的排列形成了六角形的结构，这是氢键作用的结果。
3. 物理性质- 熔点和沸点：分子晶体的熔点和沸点通常较低，因为分子间力相对于化学键较弱。
- 硬度：分子晶体的硬度较小，易于切割或破碎。
- 挥发性：分子晶体易挥发，尤其是那些分子间力较弱的物质。
二、原子晶体原子晶体是由原子通过共价键结合形成的晶体。
这类晶体的特点是熔点和沸点较高，硬度较大，不易挥发。
典型的原子晶体包括金刚石、硅晶体等。
1. 共价键- 共价键是由两个或多个原子共享电子对形成的化学键。
- 共价键的类型包括单键、双键和三键，它们的性质取决于共享电子的数量和排列方式。
2. 晶体结构- 原子晶体的结构可以是简单的立方、六方或四方晶系，也可以是更复杂的结构。
- 金刚石是一种典型的原子晶体，其碳原子以四面体结构排列，形成了非常稳定的晶体结构。
3. 物理性质- 熔点和沸点：原子晶体的熔点和沸点较高，因为共价键非常强。
- 硬度：原子晶体的硬度较大，例如金刚石是自然界中已知的最硬物质。
- 挥发性：原子晶体不易挥发，因为需要破坏强大的共价键才能使原子分离。
三、晶体的性质和应用1. 晶体的对称性- 晶体的对称性是指晶体结构在空间中的对称操作，如旋转对称、镜面对称等。
化学键与晶体类型基础知识归纳
化学键与晶体类型基础知识归纳一、晶体类型1、离子晶体：阴、阳离子以一定的数目比、并按照一定的方式依靠离子键结合而成的晶体。
如“NaCl、CsCl 构成晶体的微粒：阴、阳离子；微粒间相互作用：离子键；物理性质：熔点较高、沸点高，较硬而脆，固体不导电，熔化或溶于水导电。
2、原子晶体：晶体内相临原子间以共价键相结合形成的空间网状结构。
如：金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅构成晶体的微粒：原子；微粒间相互作用：共价键；物理性质：熔沸点高，高硬度，导电性差。
3、分子晶体：通过分子间作用力互相结合形成的晶体。
如：所有的非金属氢化物，大多数的非金属氧化物，绝大多数的共价化合物，少数盐（如AlCl3）。
构成晶体的微粒：分子；微粒间相互作用：范德华力；物理性质：熔沸点低，硬度小，导电性差。
4、金属晶体（包括合金）：由失去价电子的金属阳离子和自由电子间强烈的作用形成的。
构成晶体的微粒：金属阳离子和自由电子；微粒间相互作用：金属键；物理性质：熔沸点一般较高部分低，硬度一般较高部分低，导电性良好。
二、化学键1、离子键：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。
离子键存在于离子化合物中，活泼的金属与活泼的非金属形成离子键。
2、金属键：在金属晶体中，金属阳离子与自由电子间的强烈相互作用。
金属键存在于金属和合金中。
3、共价键：分子中或原子晶体、原子团中，相邻的两个或多个原子通过共用电子对所形成的相互作用。
（1）非极性共价键：由同种元素的原子间通过共用电子对形成的共价键，又称为非极性键。
存在于非金属单质中。
某些共价化合物分子中也有非极性键，如：H2O2中的O-O键，C2H6中的C-C键等。
少数离子化合物中也有非极性键，如：Na2O2中的O-O键，CaC2中的碳碳三键等。
（2）极性共价键：不同种元素的原子形成分子时共用电子对偏向吸引电子能力强的原子而形成的共价键，又称为极性键。
所有的共价化合物分子中都存在极性键，离子化合物的原子团中也存在极性键。
晶体学基础专题知识
2.3 极射赤平投影和乌尔夫网
直立小园旳投影为一段圆弧。其位置和大小取决 于小园旳位置和大小。
2.3 极射赤平投影和乌尔夫网 水平小园投影仍为一种园，并以基园旳圆心为圆心。
2.3 极射赤平投影和乌尔夫网 倾斜小园旳投影为一小圆。其位置决定于小园旳位置。
2.3 极射赤平投影和乌尔夫网 ②和投影面垂直旳大圆旳极射投影是过基圆圆心旳直线。
2.1 面角守恒定律
晶面角守恒定律告诉我们：将一种物质旳一种晶体旳m1面 与另一晶体旳相应面m1´平行放置，则这两个晶体其他旳相 应晶面m2与m2´，…………，mn与mn´也相互平行，即同一种
物质旳相应晶面间夹角不变。
2.1 面角守恒定律
成份和构造相同旳晶体，经常因生长环境条件变化旳 影响，而形成不同旳外形，或者偏离理想旳形态而形 成所谓旳“歪晶”。
2.3 极射赤平投影和乌尔夫网 将基园拿出来，根据倾斜大园和直立小园投影旳成果， 并标示出合适旳角度间隔，就是著名旳乌尔夫网（吴 氏网）。
乌尔夫网是极射投影旳量度工具。
2.3 极射赤平投影和乌尔夫网
基园旳刻度可用来度量方位角 ，旋转 一周为360； 直径上旳刻度能够用来度量极距角， 从圆心为=0，到圆周为=90；
在球面坐标网中，与纬度相当旳是极距角，与经 度相当旳是方位角。如图所示。
2.2 晶体旳球面投影及其坐标
① 极距角()：投影轴与晶面法线或直线间旳夹角，也 就是北极N与球面上投影点之间旳弧度，故称极距角。 极距角都是从北极N点开始度量，从投影球N极到S极， 共分180°。
② 方位角()：是包括晶面法线或直线要素旳子午面与 投影球零子午面之间旳夹角。也就是球面上投影点所在 旳子午线与零子午线之间旳水平弧度，故称方位角。方 位角都是从零度子午线(=0，一般在投影球最右侧） 开始顺时针方向计角旳，投影球一周旳方位角共分为 360°。 有了球面坐标网后来，只要懂得投影点旳球面坐标值， 即能够拟定投影点在球面上旳位置。
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石英晶体基本常识
一、基础概念
1、石英晶体谐振器:利用石英晶体的逆电压效应制造具有选择频率和稳定频率的无线电元件。
电介质由于外界的机械作用，(如压缩‧伸拉)而在其內部产生变化，产生表面电荷的现象，叫压电效应，如果将具有压电效应的介质至于外电场中，由于电场的作用，会引起介质內部正负电荷中心位移，而这一位移产生效应为逆压电效应
2、晶片的主要成分SiO2（二氧化硅）密度：2.65g/cm3分子量：60.06
3、振动模式晶体分为以下两类：
AT
基频：BT 在振动模式最低阶次的振动频率
CT
DT
3次
泛音：5次晶体振动的机械谐波，泛音频率与基频频率之比，
7次接近整倍数，又不是整倍数。
9次
AT与BT如何区分
1)通过测量晶片厚度
AT厚度t=1670/F0 F0-晶体标称频率
BT厚度t=2560/F0
2)通过温选根据晶片的拟合曲线来确定
3)通过测量晶体的C0、C1、TS、L、T来确定
4、按规格分为：HC-49S，HC-49U，HC-49S/SMD，表晶(3*8、2*6)，UM系列等
HC-49S HC-49U HC-49S/SMD 表晶
陶瓷SMD 钟振UM系列
5、标称频率：晶体技术条件中所给定的频率，如4.000MHz，12.000MHz，25.000MHz等
6、调整频差：在规定条件下，基准温度时，工作频率相对于标称频率所允许的偏离值(如：
±30ppm、±25ppm)
7、串联谐振频率(FR)：晶体本身固有的频率
8、负载谐振频率(FL)：在规定条件下，晶体与一负载电容相并联或相串联，其组合阻抗呈现
出来的谐振频率。
9、负载电容：在振荡电路中晶体两脚之间所有的等效电容量之和.在通常情况下IC厂家在规格书中都会给出推荐的晶体匹配电容.
说明：负载电容CL是组成振荡电路时的必备条件。
在通常的振荡电路中，石英晶体谐振器作为感抗，而振荡电路作为一个容抗被使用。
也就是说，当晶体两端均接入谐振回路中，振荡电路的负阻抗-R和电容CL即被测出，这时，这一电容称为负载电容。
负载电容和谐振频率之间的关系不是线性的，负载电容小时，频率偏差量大，当负载电容提高时，频率偏差量减小。
当振荡电路中的负载电容减少时，谐振频率发生较大的偏差，甚至当电路中发生一个小变化时，频率的稳定性就受到巨大影响。
负载电容可以是任意值，但10-30PF会更佳。
10、温度频差(F/T)：在规定条件下，工作温度范围内，相对于基准温度时工作频率允许的偏离
值
11、基准温度：25±2℃，湿度：50%±10%
12、谐振电阻(RR)：在规定条件下，晶振在谐振频率时的等效电阻
13石英晶体谐振器等效电路
石英晶体谐振器的振动实质上是一种机械振动。
实际上，石英晶体谐振器可以被一个具有电子转换性能的两端网络测出。
这个回路包括L1、C1，同时C0作为一个石英晶体的绝缘体的电容被并入回路，与弹性振动有关的阻抗R1是在谐振频率时石英晶体谐振器的谐振阻抗。
(见图1)
14石英晶体谐振器频率-温度特性
石英晶体作为谐振器在使用时，要求其谐振频率在温度发生变化时保持稳定。
温频特性与切割角有关，每个石英晶体具有结晶轴，晶体切割是按其振动模式沿垂直于结晶轴的角度切割的。
典型的晶体切割和温频特性。
(见图2)
15、AT型切片的温频特性
AT型石英晶体谐振器的温度特性目前大多用三次曲线表示(见图3)。
一个石英晶片在所需要的频率范围已满足的情况下在某一角度被切割，以达到要求的工作温度范围。
当然，实际上，即使在成功的操作中，也会有一些由于切割和磨光精确性不够而造成的角度散布，由此，操作的精确度需要提高。
在图4中可以看到频率公差和生产难度等级的关系。
16、晶体振荡电路中的等效电路
在振荡电路中，石英晶体谐振器作为感抗被使用。
石英晶体谐振器和振荡电路的关系如图5所示，为提高振荡电路中的起振条件，须提高振荡电路中的负阻抗，而电路中没有足够的负
阻抗偏差，则较难起振。
在振荡电路中负阻抗的值应达到谐振阻抗的5-10倍。
在振荡电路中，负载电容的中心值（其决定谐振频率的绝对值）和其变化范围（谐振频率的良好调整范围）应保持在最佳值。
17激励功率依赖性
石英振荡器的机械振动的振幅会随着电流的振幅成正比例地上升. 高激励功率会导致共振的破坏或蒸镀电极的蒸发,最高允许的功率不应超过10mW.
随着晶体泛音次数的增加, 对于激励功率的依赖性更加显著.上图显示了典型的结果, 但是精确的预期结果还是要受到包括晶体设计和加工,机械性晶片参数,电极大小,点胶情况等的影响.
可以看出, 激励功率必须被谨慎地确定,以使晶体在生产中和使用中保持良好的关系.
当今,一个半导体振荡回路的激励功率一般为0.1mW,故在生产晶体时也一般按0.1mW进行.
一个品质良好的晶体可以容易地起振,其频率在自1цW逐步增加时均能保持稳定.现在, 晶体两端的功率很低的半导体回路也可以在很低的功率的情况下工作良好.
上图显示了一个对激励功率有或无依赖性的晶体的工作曲线的比较.
晶体存在蒸镀电极不良,晶片表面洁净度不足, 都会存在如图所示的在低功率时出现高阻抗的情况, 这一影响称为激励功率依赖性(DLD). 通常生产中测试DLD是用0.01~100цW测试后再用100цW测试, 发生的阻抗变化可作为测试的标准. 很显然, 在增加测试内容会相当大的提高晶体生产的成本.
利用适当的测试仪器可以很快地进行DLD极限值的测定,但是只能进行合格/不合格的测试.IEC草案248覆盖了根据(DIV)IEC444-6制定的激励功率的依赖性的测量方法.
提供具有充分的反馈和良好脉冲的最优化的振荡回路,可以极大的消除振荡的内部问题.
18、石英晶体谐振器使用的注意点
(1)与HC-49/U相比,小的石英晶体谐振器(如HC-49U/S, HC-49USM, UM-1, 49T) 都是低激励功率(100uW或以下). 在使用之前,须在一个实际的安装电路中检验晶体电流(见图5).
(2)须检查电路的负阻抗,负阻抗的认可见图8.
负阻抗应是谐振阻抗的5倍左右.
(3)当使用C-MOS振荡器时(见图7)线路图中的Rd是必要的. 如果Rd达到要求, 激励功率会保持在规定值内,那么谐振频率也就稳定了.
(4)在10-30PF内,可以用Cg和Cd, 如果Cg和Cd<10PF或>30PF, 振荡会被电路现象轻易的影响, 激励功率会升高,或负阻抗会减小, 最终导致振荡的不稳定.
(5)晶体振荡电路的设计应尽量简短.
(6)电路和线路板间的杂散电容应尽量被减少.
(7)尽量避免晶体振荡电路穿过其他电路.
(8)如果电路用IC方式,而且IC制造各不相同,那么频率, 激励功率, 负阻抗须被确认.
(9)泛音振荡电路还需要附加的参考.
19、定货注意点
有特殊要求时,须提供具体规格,如果有更多的实验要求,我们会介绍最适合的产品.当石英晶体谐振器的负载等不清楚时,可以提供给我们实物以作参考.
我们生产具有多种型号, 频率, 温度特性, 工作条件等的产品.
如有不清楚之处, 可向我公司提出, 我们将给您充分答复.
二、常用问题解答:
1、什么是PPM? ppm与Hz之间转换
PPM 是百万分之一，是实际频率与标称频率的比值，
1ppm=10-6Hz
1MHz=1000KHz=1000000Hz
转换公式：MHz=ppm值*F0*10-6++F0F0-标称频率（MHz）
ppm=(F-F0)/F0*106 F0-标称频率
例1：如4M 测试频率：10ppm 如何转换为以MHz为单位的频率显示值计算：MHz=10*4*10-6 +4
=4.00004
故所测晶体为4.00004MHz
例2：如4M 测试频率：4.004MHz 如何转换为以ppm为单位的频率显示值计算：ppm=(4.004-4.000)/4.000*106
=1000
故所测晶体为1000ppm
2、在谐振电路里面如何计算实际使用的负载电容是多少?
如上图中可以采用以下公式近似地来计算所需的电容值:
CL=((C1 x C2) / (C1 + C2)) + Cs
Cs 是电路的杂散电容,一般是1~5pF,当CL是20pF时,C1和C2的值大概是30~39pF
3.什么是负性阻抗( Negative Resistance)?如何测试判定?
负性阻抗是来判断振荡电路稳定性的一个参数,如果负性阻抗太小,那么当振荡器随着老化,温度,电压的变化将受到很大的影响.
负性阻抗的测试电路和步骤如下:
测试电路:
测试步骤：
将可调电阻与石英晶体串联接入回路
Vr使回路起振或停振
Vr
得到负性阻抗值│-R│= R1+Vr?
R1: 晶体的阻抗值
Vr: 可变电阻
推荐负性阻抗值│-R│> 10*R1?
4、什么是晶体振荡器的三态?
振荡器的输出被一个三态控制端所控制,当控制端是低电平时输出端将呈现高阻,当三态端是高电平时输出端才会有频率和波形输出.
5、什么是XO, VCXO , TCXO,OCXO?
XO 是普通的晶体振荡器,没有温度补偿或电压控制来微调输出频率,温频特性主要是晶体本身造成的.
VCXO 压控晶体振荡器是有一个脚可以外接电压来微调输出频率的振荡器.
TCXO 是一种内部具有温度补偿电路的晶体振荡器,当工作温度发生变化时输出频率具有很好的稳定性。