第一章 晶体学基础
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现代科学技术赖以发展的各种光学、电学、 磁学材料，主要的存在形式是固体物质。固体 物质可以按照其组成粒子排列程度分为晶态、 准晶态和非晶态。 晶态固体具有长程有序的点阵结构，即其中 组成单元是处于一定格式空间排列的状态。 非晶态固体的内部结构类似液体，只在几个 原子ຫໍສະໝຸດ Baidu距的范围内或者在短程范围内处于有序 状态，而长程范围原子的排列没有一定的格式。
在两个或多个化合物中，如果化学式相似， 晶体结构形式相同，并能互相置换的现象，我们 称之为类质同晶现象。
１.２ 晶体结构的对称性内容由结构化 学介绍
作业：
1、晶体的一般特点是什么？点阵和晶体的结构有 何关系？
2、什么是同质多晶？什么是类质同晶？ 3、产生晶体缺陷的原因是什么？晶体缺陷对晶体 的物理化学性质的影响如何？
层错现象
在实际晶体中缺陷和畸变的存在使正常 的点阵结构受到了一定程度的破坏或扰乱， 对晶体的生长，晶体的力学性能、电学性 能、磁学性能和光学性能等到都有很大的 影响，在生产和科研中非常重要，是固体 物理、固体化学和材料科学等领域的重要 内容。
２、单晶体、多晶体与微晶体
若一个固体基本上为一个空间点阵结构所贯 穿，则称之为单晶；
晶体在一定温度下原子在振动过程中可能克服其 势垒，离开其平衡位置而挤入间隙位置，形成一对 空位和间隙原子的缺陷，这类缺陷称为Frenkel缺陷。 而一对正负离子同时离开其平衡位置在而迁移到晶 体表面，出现了正负离子空位并存的现象称为 Schottky缺陷。 晶体中含有微量杂质原子时，当杂质原子取代了 正常原子的位置时，则形成杂质原子缺陷。
晶体的线缺陷的主要形式是各种形式的位错。 从而导致晶体中点阵结构的不严格。线缺陷严重 时可使实际晶体变为多晶，即晶体是由许多微小 的晶块组成。
面缺陷和体缺陷是涉及平面点阵和空间点阵的 缺陷。面缺陷是指晶体中可能缺少某一层的粒子， 形成了层错现象。体缺陷则指在晶体中出现空洞、 气泡、包裹物和沉积物等。
点阵和平移群之间的联系：1）连接任意两点阵点 所得的向量必属于平移群；2）属于平移群的任一 向量的一端落在与其对应的点阵点时，其另一端必 落在此点阵中的另一点阵点上。
因此，点阵、点阵结构及晶体之间存在着一一对 应的关系：点阵中每一点阵点对应着点阵结构中的 一个结构基元，在晶体中则是一些组成晶体的实物 微粒，即原子、分子或离子等，或是这些微粒的集 团；空间点阵中的基本单位是一个个小的平行六面 体，在点阵结构中就是把每个点阵点恢复了它代表 的结构基元后的实体单位，在晶体中即为晶胞。相 应的，素单位和复单位则分别对应着素晶胞和复晶 胞。
同一种晶体中的两部分或几部分相互之间不 是由同一点阵所贯穿，但它们却是规则地连生在 一起而形成晶体，称为双晶，又称孪晶。 有些晶体是由许多不同的单晶体以不同的取 向聚集而成，称为多晶体。最常见的多晶体就是 金属及合金。
３、同质多晶和类质多晶
一些组成固定的化合物，由于其内部微粒可以以不 同的方式堆积，因而产生不同种类的晶体，我们把这种 同一化合组成存在两种或两种以上晶体结构形式的现象 为同质多晶现象。 同种化合物的不同晶型，在其物理、化学性质上可 能差别很大，如金刚石与石墨。 就物理性质熔点与硬度来看，通常晶体的熔点由结 构中最强的键决定，而晶体的硬度则由晶体中最弱的相 互作用力来决定。
1.1 晶体结构的周期性
•1.1.1 晶体结构的周期性与点阵 1、晶体的周期性：晶体是一种内部粒子或 粒子集团在空间按一定规律周期性重复排 列而成的固体。结构基元和大小方向为二个要
素。
2、点阵结构与点阵：将晶体结构中的每个 结构基元抽象成一个点，将这些点按照周 期性重复的方式排列，就可构成点阵。
3、点阵的基本性质：凡是能够抽取出点阵的结 构可称为点阵结构；点阵结构可以被与它相对 应的平移群所重复。
一个点阵点 中只有一个基 本结构的点阵 称为素单元点 阵。如上述直 线点阵。 一个点阵点 中含有二个或 二个以上基本 结构的点阵你 复合点阵，如 石墨晶体。
3.点阵的基本性质：
按连接任意两点所得的向量平移拮能够复原的一组点为 点阵。
点阵的二个必要条件： （1）点数无限多；
（2）各点所处环境完全相同。
1.1.2 晶体的结构参数
1.1.3 晶体缺陷
• 1、理想晶体与实际晶体 晶体的基本特征是具有周期性的点阵结构。因 此可以认为，按照点阵式的周期性在空间无限伸 展的晶体就是理想晶体。但这种理想晶体在自然 界中同一切完全理想的事物一样，是不可能存在 的，真正存在的实际晶体，并不具有理想的、完 整的、无限的理想结构，往往存在偏离理想晶体 的状况存在。
实际晶体偏离理想晶体的原因： （1）实际晶体中的微粒数量是有限的；
（2）晶体中所有的微粒并非处在晶格中 相应位置静止不动，而是在其平衡位置附 近不停的振动；
（3）实际晶体中多少存在一定的缺陷。 这些缺陷是指偏离理想的点阵结构情况。 晶体的结构缺陷包括点缺陷、线缺陷、 面缺陷和体缺陷等情况。
晶体的点缺陷包括空位、杂质原子、间隙原子、 错位原子和变价原子。
在两个或多个化合物中，如果化学式相似， 晶体结构形式相同，并能互相置换的现象，我们 称之为类质同晶现象。
１.２ 晶体结构的对称性内容由结构化 学介绍
作业：
1、晶体的一般特点是什么？点阵和晶体的结构有 何关系？
2、什么是同质多晶？什么是类质同晶？ 3、产生晶体缺陷的原因是什么？晶体缺陷对晶体 的物理化学性质的影响如何？
层错现象
在实际晶体中缺陷和畸变的存在使正常 的点阵结构受到了一定程度的破坏或扰乱， 对晶体的生长，晶体的力学性能、电学性 能、磁学性能和光学性能等到都有很大的 影响，在生产和科研中非常重要，是固体 物理、固体化学和材料科学等领域的重要 内容。
２、单晶体、多晶体与微晶体
若一个固体基本上为一个空间点阵结构所贯 穿，则称之为单晶；
晶体在一定温度下原子在振动过程中可能克服其 势垒，离开其平衡位置而挤入间隙位置，形成一对 空位和间隙原子的缺陷，这类缺陷称为Frenkel缺陷。 而一对正负离子同时离开其平衡位置在而迁移到晶 体表面，出现了正负离子空位并存的现象称为 Schottky缺陷。 晶体中含有微量杂质原子时，当杂质原子取代了 正常原子的位置时，则形成杂质原子缺陷。
晶体的线缺陷的主要形式是各种形式的位错。 从而导致晶体中点阵结构的不严格。线缺陷严重 时可使实际晶体变为多晶，即晶体是由许多微小 的晶块组成。
面缺陷和体缺陷是涉及平面点阵和空间点阵的 缺陷。面缺陷是指晶体中可能缺少某一层的粒子， 形成了层错现象。体缺陷则指在晶体中出现空洞、 气泡、包裹物和沉积物等。
点阵和平移群之间的联系：1）连接任意两点阵点 所得的向量必属于平移群；2）属于平移群的任一 向量的一端落在与其对应的点阵点时，其另一端必 落在此点阵中的另一点阵点上。
因此，点阵、点阵结构及晶体之间存在着一一对 应的关系：点阵中每一点阵点对应着点阵结构中的 一个结构基元，在晶体中则是一些组成晶体的实物 微粒，即原子、分子或离子等，或是这些微粒的集 团；空间点阵中的基本单位是一个个小的平行六面 体，在点阵结构中就是把每个点阵点恢复了它代表 的结构基元后的实体单位，在晶体中即为晶胞。相 应的，素单位和复单位则分别对应着素晶胞和复晶 胞。
同一种晶体中的两部分或几部分相互之间不 是由同一点阵所贯穿，但它们却是规则地连生在 一起而形成晶体，称为双晶，又称孪晶。 有些晶体是由许多不同的单晶体以不同的取 向聚集而成，称为多晶体。最常见的多晶体就是 金属及合金。
３、同质多晶和类质多晶
一些组成固定的化合物，由于其内部微粒可以以不 同的方式堆积，因而产生不同种类的晶体，我们把这种 同一化合组成存在两种或两种以上晶体结构形式的现象 为同质多晶现象。 同种化合物的不同晶型，在其物理、化学性质上可 能差别很大，如金刚石与石墨。 就物理性质熔点与硬度来看，通常晶体的熔点由结 构中最强的键决定，而晶体的硬度则由晶体中最弱的相 互作用力来决定。
1.1 晶体结构的周期性
•1.1.1 晶体结构的周期性与点阵 1、晶体的周期性：晶体是一种内部粒子或 粒子集团在空间按一定规律周期性重复排 列而成的固体。结构基元和大小方向为二个要
素。
2、点阵结构与点阵：将晶体结构中的每个 结构基元抽象成一个点，将这些点按照周 期性重复的方式排列，就可构成点阵。
3、点阵的基本性质：凡是能够抽取出点阵的结 构可称为点阵结构；点阵结构可以被与它相对 应的平移群所重复。
一个点阵点 中只有一个基 本结构的点阵 称为素单元点 阵。如上述直 线点阵。 一个点阵点 中含有二个或 二个以上基本 结构的点阵你 复合点阵，如 石墨晶体。
3.点阵的基本性质：
按连接任意两点所得的向量平移拮能够复原的一组点为 点阵。
点阵的二个必要条件： （1）点数无限多；
（2）各点所处环境完全相同。
1.1.2 晶体的结构参数
1.1.3 晶体缺陷
• 1、理想晶体与实际晶体 晶体的基本特征是具有周期性的点阵结构。因 此可以认为，按照点阵式的周期性在空间无限伸 展的晶体就是理想晶体。但这种理想晶体在自然 界中同一切完全理想的事物一样，是不可能存在 的，真正存在的实际晶体，并不具有理想的、完 整的、无限的理想结构，往往存在偏离理想晶体 的状况存在。
实际晶体偏离理想晶体的原因： （1）实际晶体中的微粒数量是有限的；
（2）晶体中所有的微粒并非处在晶格中 相应位置静止不动，而是在其平衡位置附 近不停的振动；
（3）实际晶体中多少存在一定的缺陷。 这些缺陷是指偏离理想的点阵结构情况。 晶体的结构缺陷包括点缺陷、线缺陷、 面缺陷和体缺陷等情况。
晶体的点缺陷包括空位、杂质原子、间隙原子、 错位原子和变价原子。