14简单晶体结构解析课件.ppt
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- 14 简单 晶体结构 解析 课件
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1、第四节第四节 简单晶体结构简单晶体结构本节主要内容本节主要内容:1.1.2.1 2.1 几种晶格的实例几种晶格的实例1.1.2.2 2.2 密堆积、配位数和致密度密堆积、配位数和致密度ab(1)(1)一维原子链一维原子链a axxnax 01.2.1 1.2.1 几种晶格的实例几种晶格的实例一维单原子链一维单原子链一维双原子链一维双原子链(2)(2)二维二维(a)(b)8a7a6a5a4a3a1a2a固体物理学原胞固体物理学原胞维格纳维格纳-塞茨单胞塞茨单胞(3)(3)三维三维立方晶系立方晶系(cubic)accbba abca,aa bacikaj单胞单胞的体积的体积:3aV k,j,i取取
2、 为坐标轴的单位矢量为坐标轴的单位矢量,则有则有(a)a)简立方简立方(simple cubicsimple cubic,简称简称SCSC)abckaajaaiaa 321单胞单胞包含包含1个格点。原胞的体积与单胞体积相同原胞的体积与单胞体积相同3a 对于立方晶系又可以分为以下几种情况(简单、体心、面心):abc平均每个平均每个单胞单胞包含包含4个个格点格点。66*0.5+80.5+8*(1/8)=4(1/8)=4 332141aaaa (b)b)面心立方面心立方(face-centered cubic,简称简称 fcc)jiaakiaakjaa 222321原胞原胞的体积的体积1a3a2ai
3、ajaka4V (c)c)体心立方体心立方(body-centered cubic,body-centered cubic,简称:简称:bcc)bcc)kjiaakjiaakjiaa 222321平均每个平均每个单胞单胞包含包含2个个格点格点。1+81+8*(1/8)=2(1/8)=2 332121aaaa iajaka1a3a2a原胞原胞的体积的体积2V 复式格子(complex crystal lattice)(a)a)金刚石结构金刚石结构(diamond,diamond,简称:简称:DIA)DIA)金刚石结构属面心立方,每个每个单胞单胞包含包含4个个格点格点。金刚石结构金刚石结构是由是由
4、两个面心立方两个面心立方子晶格子晶格沿沿体对角线体对角线位移位移1/41/4的长度套构而成的长度套构而成,其其单胞单胞为为面心立方面心立方。由面心立方单胞的。由面心立方单胞的中心中心到到顶角顶角引引8 8条连线,在条连线,在互不相邻互不相邻的的4 4条连线的条连线的中点中点各加一个原子各加一个原子就得到了金刚石晶格结构。就得到了金刚石晶格结构。c cc cc cc c(b)b)氯化钠结构氯化钠结构 氯化钠结构由两个氯化钠结构由两个面心立方面心立方子晶格子晶格沿沿体对角线位移体对角线位移1/21/2的的长度套构而成。长度套构而成。所以,所以,单胞单胞包含包含4个个格点格点,8个个原子原子 金刚石
5、结构每个金刚石结构每个原胞原胞包含包含1个个格点格点,基基元元由由两个两个碳原子组成碳原子组成,位于位于(0,0,0)和和 ,111444处处Cl-和和Na+分别组成面心立方子晶格。分别组成面心立方子晶格。其其单胞单胞为为面心立方面心立方。氯化钠结构属面心立方。氯化钠结构属面心立方。每个每个原胞原胞包含包含1个格点,每个个格点,每个单胞单胞包含包含4个个格点格点。氯化钠的氯化钠的原胞原胞选取方法与选取方法与面心立方简单格子面心立方简单格子的选取方法相的选取方法相同。同。基元基元由一个由一个Cl-和一个和一个Na+组成。组成。(0,0,0)1 1 1,2 2 2Cl-的坐为的坐为 ,Na+的坐标
6、为的坐标为 NaCl型结构型结构构成构成两套相同的两套相同的fcc套构而成套构而成(位移位移0.5a)。结构结构面心立方结构面心立方结构。Cl-和和Na+分别组成一套分别组成一套fcc,均为布拉菲格子,即结点是面心立方的布拉菲格子,每均为布拉菲格子,即结点是面心立方的布拉菲格子,每个结点中含有两个离子个结点中含有两个离子(Cl-和和Na+)。氯化钠型结构不是简氯化钠型结构不是简立方而是面心立方。立方而是面心立方。晶胞的选取晶胞的选取可以氯离子或钠离子为主,选取一个可以氯离子或钠离子为主,选取一个面心立方晶胞。晶格常数为面心立方晶胞。晶格常数为a。原胞的选取原胞的选取如果以氯离子为顶点选取原胞,
7、则原如果以氯离子为顶点选取原胞,则原胞当中包含一个钠离子。反之已然。胞当中包含一个钠离子。反之已然。Cl NaNaCl晶胞结构示意图晶胞结构示意图i aj aka Cl Na1a2a3a(c)c)氯化铯结构氯化铯结构 Cl Cs 氯化铯结构是由两个简立方氯化铯结构是由两个简立方子晶格子晶格沿体对角线位移沿体对角线位移1/2的长的长度套构而成。度套构而成。Cl-和和Cs+分别组成简立方格子,其布拉维晶格为分别组成简立方格子,其布拉维晶格为简立方简立方,氯化铯结构属简立方。每个每个原胞原胞包含包含1个格点,每个个格点,每个单胞单胞包含包含1个个格点格点。基元基元由一由一个个Cl-和一个和一个Cs+
8、组成。组成。(0,0,0)1 1 1,2 2 2Cl-的坐为的坐为 ,Cs+的坐标为的坐标为 CsCl晶胞、原胞示意图晶胞、原胞示意图i aj akaO Cl Cs基元基元 Cs Cl(d)d)钙钛矿结构钙钛矿结构钙钛矿结构常写成钙钛矿结构常写成ABO3的形式的形式。BaOTi 钡、钛和钡、钛和3 3个氧各组成简立方个氧各组成简立方子晶格子晶格,钛酸钡是由,钛酸钡是由5 5个个简立方简立方子晶格套构子晶格套构而成的。而成的。一个晶胞包含一个晶胞包含1个钡原子、个钡原子、1个钛原子和个钛原子和3个氧原子。个氧原子。钙钛矿钙钛矿的氧的氧八面体八面体结构结构 其中其中A代表二价或一价的金属代表二价或
9、一价的金属,B代表四价或五价的金属代表四价或五价的金属,在立方晶胞的,在立方晶胞的顶角上是顶角上是A,体心上是体心上是B,面心上是三组面心上是三组O,OIOIIOIII,周围的情况各周围的情况各不相同。整个晶体是由不相同。整个晶体是由ABOIOIIOIII各自组成的面心立方布喇菲各自组成的面心立方布喇菲格子(共格子(共5个)套构而成。个)套构而成。钙钛矿结构钙钛矿结构(钛酸钡钛酸钡BaTiO3结构结构)钙钛矿结构主要包括:钛酸钙、钛酸钡、锆酸铅、钙钛矿结构主要包括:钛酸钙、钛酸钡、锆酸铅、铌酸锂、钽酸锂。铌酸锂、钽酸锂。构成构成由五个简立方格子套构而成。由五个简立方格子套构而成。Ba、Ti和三
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