点阵。倒易点阵形成的格子为倒格子。则坐标空间的格子为正格子。
???写b1,b2,b3为倒格子基矢,则有
????Kh?h1b1?h2b2?h3b3,
????正格矢: Rl?l1a1?l2a2?l3a3,
??ai?bj?2??ij,
?2???bi?aj?ak,
?3????2??倒格子原胞体积 ??b1?b2?b3??*??。
注意:
Ⅰ、晶面族(h1,h2,h3)的面间距
2?dh1h2h3?? ,
Kh?其中,Kh为倒格矢。结论:密勒指数简单(或说晶面指数低)的晶面族中,面间距d大。所以,这种晶面容易解理(因为体积一定)。
?Ⅱ、一族晶面(h1,h2,h3)与Kh正交。 ⑥ 密堆积、配位数
密堆积 ── 全同小球最紧密的堆积(配位数12,具体晶体举例)。 配位数 ── 最近邻粒子数(分别有12,8,6,4,3,2,具体晶体举例)。 ⑦ 晶系、对称性
晶系7个(注意立方晶系),点群对称32个(注意Td,Oh点群)。 ⑧ 原子散射因子f,几何结构因子F,
原子散射因子:对原子的不同方向x射线散射本领的量度。它与电子分布有关,是反映原子内部电子云分布情况的一个物理量。
几何结构因子:对结晶学原胞的不同方向x射线散射本领的量度。是反映晶体原胞内部原子分布情况或说几何结构的一个物理量。 注意,F的计算,消光条件、衍射强度。 2、几个例子
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① 在直角坐标系中
Ⅰ、写出面心立方格子的倒格子基矢; Ⅱ、写出离原点最近的倒格点坐标;
Ⅲ、写出密勒指数为(100)(111)的两个晶面上的原子排列,并证明垂直于上述各晶面的轴是什么样的对称轴。 ?2??????2????2????b??i?j?k , b?i?j?k, b?i?j?k. 解:123aaa?2????aj?ak?, bi??????倒格点矢:Kn?n1b1?n2b2?n3b3
?????????2???n1?n2?n3?i??n1?n2?n3?j??n1?n2?n3?k ?a??面心立方格子的倒格子是体心立方,所以它的最近邻倒格点有八个。找最近邻倒格点的方法有多种,其中求倒格点矢的距离就是一种:
?2???n1?n2?n3?2??n1?n2?n3?2??n1?n2?n3?2, Kh?a最小的距离,取不为零的最小整数组(因为原点坐标为零)
??ni??1, nj?nk?0; n1?n2?n3??1 . Kh?23.
a2?在直角坐标系中,这八个倒格点的坐标按关系式[?n1?n2?n3,n1?n2?n3,
an1?n2?n3]定为:
2??1 1 1? , ?1 1 1? , ?1 1 1?, ?1 1 1?, a?1 1 1?. ?1 1 1? , ?1 1 1?, ?1 1 1?,
(100),C2,C4
2a (110),C2 2a (111),C3,C6 ② 方俊鑫书中习题10,密勒指数?h,k,l,m?及密勒指数?h,k,m?解释。
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③ 金刚石结构?1 0 0?,及?1 0 0?,?1 1 0?,?1 1 1?面上的原子排列, ?1 1 0? ,
?1 1 1?方向上的各点排列。
2a但是:垂直于(110)面的对称轴?C4, ?C2。 ④ 求面心立方和体心立方晶格中粒子密度最大的晶面。
?解:面间距最大,kh最小,fcc:?1 1 1?面,(由①题可知)
bcc:?1 (同①题方法可得) 1 0?面,
⑤ (我们的考题,也是北大题)画出岩盐NaCl晶体的原胞,指出其所属的布拉伐(Bravais)格子,所属晶系和点群;每个原胞含哪几种原子,各几个;求正格子原胞体积和第一布里渊(Brillouin)区的体积,及魏格纳原胞体积。
解:NaCl晶体是由两种面心立方结构套构成的,其布拉伐格子为面心立方,所属晶系为立方晶系,点群为Oh点群。金刚石(以及半导体单晶)亦具有立方点群Oh对称,同属立方晶系;而ZnS结构虽具有面心立方的布拉伐格子,同属立方晶系,但它属于四面体点群Td对称。
NaCl晶体属于复式格子,每个原胞有两种原子,各一个。如果按单胞计算,面心立方结构中共有八个原子,每种四个。
如果晶格常数为a,则其基矢为
a???a1?j?k ,
2a???a2?k?i ,
2a???a3??i?j?,
2a
2a????相应地,正格子原胞体积为
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???1??a1?(a2?a3)?a3,也是魏格纳原胞体积。
4第一布里渊区的体积为:
(2?)332?3???3。
?a?如果说第三布里渊区的体积,其实算法是一致的。
T群和O群的解释:有二类高次轴 Cn,Cm(n,m?2)
27个简单点群中都有一个n重主轴(选为竖直轴)(n可以?3),在水平面上可有n个2重轴。还有五个较高对称性的群(复式格子,如金刚石,NaCl等),它们有一个以上的高阶对称轴(n?3),即高对称性的主轴不止一条,这五个群即为T群和O群。
T 群(T,Th,Td),也叫四面体群,O群(O,Oh)叫做八面体群。
12T:正四面体,12个元素E,4C3,12个纯真转动。 ,4C3,3C2(其中C2为对棱)
?? ,其中Th:?T?(E,J~Ci),24个群元素(立方体群)
??Ci为中心反演群。J(x??x)
223Td?{E,3C4,4C3,4C3,3JC4,3JC4,6JC2}, 24个群元,其
中后三项表示对棱操作。如闪锌矿ZnS,GaAs等的点
群对称性属四面体群对称。关于对棱操作的解释:因为对于四面体,反演和四面转动都不是对称操作,但是相继利用这两个操作,则使四面体保持不变(只是顶部位置变)。
O群(O,Oh),也叫真转动立方群(真转动八面体群)(应有模型)。
如果把正八面体构造得使它的顶角在立方体的六面面心上,则可看出,正八面体与立方体有相同的对称性,24个群元(真转动)。
1322O?{E,3C4,3C4,3C4,6C(对棱),4C3,4C(体对角线)} 23??Oh?O?(E,J)48个群元,J(x??x)
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