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文档简介

晶体结构《半导体物理学》是面向电子科学与技术方向微电子技术、集成电路与集成系统、微电子学、光电子学、材料学以及相关专业本科生所开设的一门专业基础课，是专业核心课程之一。开设目的：揭示半导体主要性质，探讨半导体材料在热平衡态和非平衡态下所发生的物理过程、规律以及相关应用，并通过实验加深对半导体物理理论的理解，掌握半导体的测量技术和基本原理，以适应后续专业课程的学习和将来工作的需要。晶体结构固体分为晶体和非晶体。非晶体也称为玻璃态物质或无定型固体，非晶体中原子的排列是短程有序的。

(参看第十三章非晶态半导体)晶体中的原子排列是长程有序的。第一章的学习内容§1.1晶体内部结构的周期性§1.3

倒格子§1.1晶体内部结构的周期性

晶体中的原子是按照一定规则排列的，形成一个有序结构。图1.1(a)表示ABCD的基本单位。如果它的基矢为ab时，则可用平移矢量R表示所有点的位置，即：在三维情况下，平移矢量为

R又称为格矢晶格：由平移矢量R形成的有规则排列的空间点阵;格点：以R指定的点，称为格点；即空间（一维或多维）点阵中的点（结点）。晶胞：图1.1(a)中，以a，b定义的ABCD区域称为晶胞；原胞：只含有一个格点的晶胞称为原胞；基矢：确定原胞（晶胞）大小的矢量。原胞（晶胞）以基矢为周期排列，因此，基矢的大小为晶格常数。格矢：平移矢量R。

晶胞的选择方法，在某种程度上是任意的。根据晶胞的平移操作，就可以填满整个晶格空间，即，在晶格中的格点是周期性排列的，所以说晶体内部结构具有周期性。反映晶体周期性的重复单元，有两种选取方法：在固体物理学中，选取周期最小的重复单元，即原胞在晶体学中，由对称性选取最小的重复单元，即晶胞（单胞）。原胞和晶胞都是用来描述晶体中晶格周期性的最小重复单元，但二者有所不同。在固体物理学中，原胞只强调晶格的周期性；而在结晶学中，晶胞还要强调晶格中原子分布的对称性。§1.3倒格子

正格子：实空间中，晶体中的原子排列成的晶格点阵，称为正格子。倒格子：为了方便描述、讨论晶体中传播的晶格振动或电子的运动及其状态等，引入的一个与正格子相关联的空间关系。描述倒格子所存在的空间也称为倒空间或k空间。(为后面讨论波矢量k做准备)。假设倒格子的基矢为,它们与正格子基矢的关系为：

(1.3)或写为：其中：

(1.4)由上述的三个基矢b1,b2,b3平移而形成的晶格称为倒格子。当倒格子中的任意格点作为原点时，从原点到其他倒格子点之间的矢量称为倒格矢。用Kn表示，则相应的晶格矢Rm可表示为：通常用a1,a2,a3表示正格子原胞

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