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概究对象 二.固体物理的学科领域 工艺和理体物理研究方法：实验性学科，宏观表现－内在本质，晶格图像－结合（1，2，3章晶格理内

晶体中粒子的运动－缺陷（12章电子运动（4，5，6章 作业：书1.1--1.5，补充题1，3补充习将半径为R的刚性球分别排成简单立方、rb和rf的小刚球，试分别求出rp/R、rb/R和的最大值补充习由Vv=r3v一个原子（或离子）r（或离子）(1)sc结 (2)fcc结 (3) 石结 (5)NaCl结构第一章晶体结§1.1几种常见的晶体结一、晶体的定晶体：组成固体的原子（或离子）在微观上排列具有长程周期非晶体：组成固体的粒子只有短程序（和键角等具有一定的规律性），无长程周期性准晶：有长程的取向序，沿取向序的对称轴方向 规则网 无规网 Al65Co25Cu10合二、几种常见的元素晶密堆积一二二维正方堆

二维密排堆三维密排六方（hexagonalclose-packed,hcp）堆积排列方式ABABAB(六方密堆积)典型晶体：Be、Mg、Zn、Cd、Ti面心立方（face-centeredcubic,fcc）堆积排列方式ABCABC(立方密堆积)典型晶体：Ca、Sr、Al、Cu、Ag较松散的堆体心立方（body-centeredcubic,堆典型晶体：Li、Na、K、-Fe简单立方（simplecubic,sc）堆石结

1 10 0 001002典型晶体 石、Si、Ge配位数：一个原子周围最近邻原子的数如：对于密堆积（hp和f）配位数为12；对于体心立方（b）配位数为8等。堆积系数

晶胞体积简单化合物晶NaCl结典型晶体：NaCl、LiFKBrNaCl结构中的八 CsCl结典型晶体：CsCl、CsBr、CsI闪锌矿结典型晶体：ZnS、CdS、GaAs-SiC§1.2晶格的周期一、晶格与空间晶格：晶体中原子（或离子）空间点等同点系：晶格中所有与起始点在化学、物理几何环境完全相同的点的集空间点阵：由等同点系所抽象出来的一系列在空间中周期排列的几何点的集合体 点：空间点阵中周期排列的几何 元：一个格点所代表的物理实二 和原 格矢:R：任一格

Rl

1如果所有l1、l2和l3均为整数，则称这组坐标基1

a

和a 原空间点阵原空间点阵最小的重复单每个空间点阵原对于同一空间点原胞的体积均相原胞体积

va

a1

a3晶格原胞＝空间点阵原胞＋基Wigner-Seitz原胞（对称原胞体心立方 和Wigner－Seitz原面心立 、原胞和Wigner－Seitz原晶格的分简单晶格：每个晶格原胞中只含有一个原上都是完全等同的例：Na、Cu、Al等晶格均为简单晶原子或离子简单晶格必须由同种原子组成；反之，由同种原子组成的晶格却不一定是简单晶格。如 石、Mg、Zn、C60和NaCl等晶格都是复式晶12 12 131314443134441314142112212 三、倒格倒格子的定义

a a

a i,j=1,2,

a 倒格矢：G

n1、n2、n3倒格子原胞体积

b

b1 v

RG

2

h为整 §1.3晶体的宏观对称一、32种点点群符

Schönflies符号：用主轴＋脚国际符号：以特征方向的对称性来表二、晶系和Bravais格晶胞及其坐标晶胞：既能反映晶体的对称性特征又能反映晶周期性（平移对称性）的最小重复单晶 ：a、b、晶胞参量：a、b、c、、、 b方向指数和面指 晶面指数等效晶面

0 7个晶系晶对称性特晶胞参所属点Bravais格三只有1abC1、P单唯一2ab==90ºC2、CS、P、正三个2ab=＝=D2、C2V、P、C、I、唯一3或=＝C3、S6、C3V、R四唯一4或a=b=＝=C4、S4、C4h、C4V、D2d、P、六唯一6或a=b=＝90º,C6、C3h、C6hD6、C6V、D3hH立四个=＝＝T、Th、O、P、I、14种Bravais格P：简单Bravais格子C：底心Bravais格子I：体心Bravais格子F：面心Bravais格子R:Bravais格子H:六方Bravais格子P

RH

立方晶系 1bcajk1 1a 2

1ca

aki a 1abaij ca1

1abc

ai

jka a20 1abcai0

jk

1abcai

jk 晶体结构＝空间点阵＋基 第二章晶体的结§2.1晶体结合的基本类一、离子晶满足球密堆积原则结合能~150典型晶体：NaCl、LiF二、共价晶共价结合的特征是具有方向性和饱和性。电子云分布不是球对称的，不满足球密堆积原则。共价结合的键合能力相当强，共价晶体一般硬度高，高。结合能：~150典型晶体 石、SiC三、金属晶金属晶体的最主具有高的导电性结合能~50典型晶体：Na、Cu四、分子晶分子结合的特征：电子云的分布基本上是球对称的符合球密堆原则。VanderWaals结合相当弱 很低（Kr:117Ar84K）结合能~1典型晶体：Ar、CH4五、氢键晶氢键晶体由氢原子与其他负电性较大的原子（如FO等）或原子团结合而成 结合能~10典型晶体：H2O、HF、KH2PO4（KDP）§2.2晶体中粒子的相互作一、双粒子模设晶体中任意两个粒子的相互作用能可表为u(r)a吸引排斥r吸引排斥其中a、b、m、n若两粒子要稳定结合在一起，则必须满足n>m。二、晶体的相互作用设晶体中有N个粒子，晶体的总相互作用能为

N

NN

bU2uij

uj

2

rn

j1

rj：第j个粒子到原点对立方晶体

jr

r:最近邻两粒子间距Ur

mrm mrm jnrnj

j0Ur

Arm rn其中A、B、m、n待定A2

mjmj

B2

njnj由平衡条

dUdr 0 0r0A,B,m,nU0A,B,m,n结合能W：设想将晶体拆分成无相互作用的单个原晶体的结合W>0W定义：体积压缩模量（体变模量K dV dp为压强增量，-dV/V为相对体积压由热力学第一定d