2021-2022学年高二物理竞赛课件：晶体的结构

这是一份2021-2022学年高二物理竞赛课件：晶体的结构，共14页。PPT课件主要包含了第一章晶体的结构，学习中必须注意的问题，1晶体的特征，准单色的平行x射线束，探测器，2空间点阵等内容，欢迎下载使用。

　主要内容：晶体的空间点阵、倒格子空间、晶体的对称性、晶体结构的基本类型以及晶体的X射线衍射。
固体物理学是材料科学的基础。固体物理学是学习半导体物理学、半导体器件物理的先导课程，也是进入固体电子学与微电子学、光电子学领域的必备基础。
　　１. 保证学好第一章：只有把基本的晶体结构搞清楚，才能深入探讨固体物理的其它重要内容。　　２. 不必惧怕课程中的数学推导。能够用简单的公式表达物理内涵是非常幸运的。在实际问题中我们就很难用一个简单的公式给出答案了。
一　长程有序　　用x射线衍射、电子显微镜等可以研究晶体内原子的排列，发现：晶体是由原子在三维空间规则的周期性排列所构成的。　　晶体内部所呈现的原子的有序排列称为长程有序。　　
stacking mismatch bundaries~SMBs!
　单晶体：晶体内部的原子是有序排列的。如Si，GaAs单晶。　多晶体：是由许多小晶粒（晶体）构成的，小晶粒内部是长程有序的，而各个小晶粒之间是没有确定取向的。如冰，金属。　随着温度的变化，晶体的长程有序可以被破坏，晶体具有确定的熔点。　没有特别说明，以后指的都是单晶体。
二　解理性　　　晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。相应的晶面称为解理面。　　　单晶体的表面大都为解理面。可以利用晶体的解理性对晶体进行分割。
三　晶面角守恒　　　尽管同一种晶体的外形可以不同（如岩盐（NaCI）晶体可以是立方体或八面体，也可以是立方同八面的混合体），但相应晶面间的夹角保持不变。如水晶(SiO2)的两个M 面之间的夹角始终为60°。　晶面角守恒定律：属于同一品种的晶体，两个对应晶面之间的夹角恒定不变。　 ----是由原子的有序排列所决定的。
四　各向异性　晶体的物理性质（如弹性常数、压电常数、介电常数等）在不同方向上存在差异，此即为晶体的各向异性。各向异性是晶体区别于非晶体的重要特性。　带轴：晶面常常排列成带状，晶面间的交线称为晶棱，晶棱的共同方向称为带轴。　　　下一步的问题：如何描述晶体结构？
　晶体结构的数学描述－－布喇菲空间点阵学说　　　晶体是由大量原子（或离子）（1023/cm3）组成的。晶体的种类很多，而且构成各种晶体的原子的种类也可以有很大的不同，如硅单晶，BaTiO3晶体。因此，从原子层面上看，实际晶体的结构可能是非常复杂的。如何描述？　　　关于晶体几何结构问题，早在19世纪，布喇菲就提出了“空间点阵学说”，后来又发展了空间群理论，形成了晶体几何的完备理论。　　　布喇菲空间点阵学说：晶体内部结构是由一些相同的点子在空间作周期性无限分布所构成的系统。　　　点子的总体称为点阵。