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固体物理-晶格的周期性(精)


College of Physics and Information Engineering
Henan Normal University
氯化钠复式格子是由钠离子与氯离子各自构成一面
心立方格子,彼此间沿立方边位移立方边一半穿套
而成。晶胞基矢是:
ai, a j, ak
基元是一对钠离子与氯离子。相对于钠离子画出原 胞,原胞基矢为:
原胞的体积为:
4.体心立方(bcc)
体心立方:除顶角上有原子外,还有一个原子在立方体的中 心,故称体心。就整个空间的晶格来看,完全可把原胞的顶 点取在原胞的体心上。这样心就变成角,角也就变成心。如 图所示。
由立方体的中心到三个顶点引三个基矢:
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3.面心立方晶格(fcc)的原胞和基矢
如图所示,八个顶角上各有一个原子,六个面的中心有6 个 原子,称面心立方。
由立方体的顶点到三个近邻的面心引三个基矢: ----- 原胞中只包含一个原子
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角线位移1/2 的长度套构而成。如图所示。
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例 4:
立方系的硫化锌(ZnS):硫和锌分别组成面心立方结构
的子晶格而沿空间对角线位移1/4 的长度套构而成。如图
a a a a1 ( j k ); a 2 (i k ) : a3 (i j ) 2 2 2
每个原胞包含一个基元。
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例 3:
CsCl 结构是由两个简立方的子晶格彼此沿立方体空间对
2.简单立方(Simple Cubic ---SC)的原胞和基矢 简单立方的原胞只包含一个 原子,两者体积同为a3,原 胞的基矢为:
a1 ai a2 aj a3 ak
原胞体积:
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是具有上述代表性的体积最小、直角最多的平行六面体。 注意:基矢一般表示单胞的基矢。在一些情况下,单胞就 是原胞,而在一些情况下,单胞不是原胞。
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(2)原胞的基矢 (Translation Vectors of Primitice Cell )
面心立方的原胞
原胞的基矢为:
a a2 ( k i ) 2 a a3 (i j ) 2
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a a1 ( j k ) 2
基矢是原胞的边矢量,三维
格子的重复单元是平行六面体,
是重复单元的边长矢量
a1 a1i a2 a2 j a 3 a3 k
原胞的体积: 注意:
a1 (a2 a3 )
原胞及其基矢选取具有任意性。看书上的图。
College of Physics and Information Engineering Henan Normal University源自例1:一维的复式格子的情况
原胞
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例2: NaCl由Na+和Cl -结合而成,如图所示,是一种典型的离 子晶体,Na+构成一个面心立方晶格;Cl -也构成相同的一 个面心立方晶格。两个面心立方子晶格各自的原胞具有相 同的基矢,由它们相套形成NaCl复式晶格,如图 所示。
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二维情况(二维时面积 最小)如图 所示。
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单胞(晶胞)(Unit Cell or Conventional Cell)
§ 1-2 晶格的周期性
1 晶格周期性的描述—-- 原胞和基矢 晶格的共同特点是具有周期性。通常用原胞和 基矢来描述晶格的周期性。
(1)原胞: (Primitice Cell ) 可以用来概括整个晶格特征的、晶格中最小的 重复单元(三维时体积最小) 例如:一维格子的情况
原胞
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原胞是只考虑点阵周期性的最小周期单元。在结晶 学中,为了同时反映晶体的对称性和周期性的特征,同时 计及对称性和周期性的重复单元称为单胞(或称晶胞)。 晶胞是晶体的代表,是晶体中的最小单位。晶胞并 置起来,则得到晶体。晶胞的代表性体现在以下两个方面:
一是代表晶体的化学组成;二是代表晶体的对称性。 晶胞
体心立方的原胞
原胞的基矢为:
原胞的体积为:
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5. 复式晶格
—— 复式格子包含两种或两种以上的等价原子。 一种是不同原子或离子构成的晶体,如:NaCl、CsCl、 ZnS 等;一种是相同原子但几何位置不等价的原子构成的 晶体,如:具有金刚石结构的C、Si、Ge 以及具有六角 密排结构的Be、Mg、Zn 等; 复式格子的特点:不同等价原子各自构成相同的简单晶格 (子晶格),复式格子由它们的子晶格相套而成。
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