固体物理晶体结构

固体物理晶体结构第一页，共十一页，2022年，8月28日点阵：晶体中格点的总体，又称为布拉菲点阵、布拉菲格子。这种格子的特点是每点周围的情况都一样。如果晶体由完全相同的一种原子组成，则这种原子所组成的网格也就是布拉菲格子，和结点所组成的相同。如果晶体的基元中包含两种或两种以上的原子，则每个基元中，相应的同种原子各构成和结点相同的网格，不过这些网格相对地有位移而形成所谓的复式格子。显然复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套构而成。

晶格：通过点阵中所有节点的平行直线簇和平行平面簇构成的网格。

元胞：反映晶格周期性的最小重复单元（侧重最小重复单元，每个元胞中只有一个格点）。

晶胞（晶体学单胞）：既反映晶格周期性又反映晶格的空间对称性的最小重复单元（侧重空间对称性，每个元胞可能不止一个格点）。图1-1-2结构、基元及点阵第二页，共十一页，2022年，8月28日一、单原子组成的元素晶格（1）简单立方晶格图1-1-3原子球的正方排列及其各层球完全对应层叠形成的简单立方晶格

（2）体心立方晶格的典型单元及堆积方式图1-1-4体心立方晶格的典型单元及体心立方晶格的堆积方式第三页，共十一页，2022年，8月28日（3）原子球最紧密排列方式:面心立方晶格和六角密排晶格图1-1-5原子球最紧密排列方式

当层叠是ABABAB……方式则构成六角密排晶格图1-1-5-1原子球最紧密排列方式之一构成的密排六角结构第四页，共十一页，2022年，8月28日当层叠是ABCABCABC……方式则构成面心立方晶格（4）金刚石类晶格图1-1-6金刚石类晶格结构的典型单元图1-1-5-2原子球最紧密排列方式之一构成的面心立方结构第五页，共十一页，2022年，8月28日金刚石类晶格是由面心立方单元的中心到顶角引8条对角线，在其中互不相邻的4条对角线的中点，各加一个原子就得到金刚石类晶格结构。也可看成面心立方沿体对角线平移1/4体对角线套购而成。除金刚石外，半导体硅和锗也具有类似金刚石类晶格结构。二、化合物晶体的结构

(1)NaCl类晶格结构其好似于简单立方晶格，只是每一行相间地排列着正的和负的离子Na+和Cl-，碱金属和卤族元素的化合物都具有类似的结构图1-1-7NaCl类晶格结构的典型单元第六页，共十一页，2022年，8月28日(2)CsCl类晶格结构其好似体心立方晶格，只是体心和顶角是不同的离子(3)闪锌矿ZnS类晶格结构和金刚石类晶格结构相仿，只要在金刚石晶格立方单元的对角线位置上放置一种原子，在面心立方位置上放置另一种原子（4：4）。图1-1-9闪锌矿ZnS类晶格结构的典型单元图1-1-8CsCl类晶格结构的典型单元第七页，共十一页，2022年，8月28日§1-2晶格的周期性

对于晶格的周期性通常用元胞和基矢来描述，图1-2-1中1、2、3均为最小重复单元，由此元胞的选取并不是唯一的。但各种晶格元胞都有习惯的选取方式，并用元胞的边矢量作晶格的基矢，基矢之间并不都相互正交。图1-2-1平面元胞示意图第八页，共十一页，2022年，8月28日(1)简单立方晶格的元胞三个基矢分别为：(2)面心立方晶格的元胞三个基矢分别为：第九页，共十一页，2022年，8月28日(3)体心立方晶格的元胞三个基矢分别为：第十页，共十一页，2022年，8月28日设为元胞中任意一处的位置矢量，Q代表晶体中的任一物理量，则：，l1，l2，l3为整数即任意两元胞中相对应的点的物理性质相同。我们可以用表示一种空间点阵，即一组（l1，l2，l3）的取值表示格子中的一个格点，（l1，l2，l3）所有可能的集合就表示一个空间格子。实际晶体可以看成在上述空间格子的每个格点上放置一组基元（可为多种原子）。这个空间格子表征了晶格的周期性，称为布拉菲格子。Cu的面心立方晶格，Si的金刚石晶格