固体物理学答案（无机固体物理）

固体物理知识点整理

参考书目《固体物理教程》王矜奉 编著

来源：寄荷

排版：材料er的驻足地

第一章 晶体的结构

晶体的共性：长程有序（最突出特点）、自限性（晶体具有自发形成封闭几何多面体的特性）、各向异性

单晶：组元从晶体的一侧连续地排列到另一侧，中间无排列方位变化的晶体

多晶：由多个取向不同的单晶体组成的晶体

六方密堆积（hcp）、立方密堆积（面心立方fcc）配位数都是12，最大堆积率74％

配位数：一个原子周围最近邻的原子数

布，这些点子的总称称为布喇菲点阵（每个结点周围的情况相同）

原子排列方式：14种

点阵：周围情况相同，由相同的点子组成

基元：多种原子构成

晶体结构（∞）=点阵（14） 基元

原胞：体积最小的重复单元（一个原胞中只有一个原子） 基矢：a1, a2, a3

一个简立方原胞对应点阵中的一个结点

晶胞：体积不一定最小，节点不仅在顶角上，还可以是体心或面心 基矢：a, b, c

氯化铯结构：简立方结构

氯化钠结构：面心立方结构

金刚石结构：面心立方结构

布喇菲格子：基元包含一个原子的晶格

晶列：通过任意两格点作一直线，这一直线称为晶列 [hkl]

面指数：晶面族中任一晶面在矢坐标轴上截距系数的倒数（互质）

密勒指数：晶胞基矢坐标系中求出的面指数

倒格空间（倒易点阵）：

重要关系：

①正格原胞与倒格原胞体积之积等于（2p）3 （ W·W*=（2p）3 ）

②正格子与倒格子互为对方的倒格子

③倒格矢Kh=h1b1 h2b2 h3b3与正格子晶面族（h1h2h3）正交

④倒格矢Kh的模与晶面族（h1h2h3）的面间距(原点到晶面的距离)成反比 （dhkl=2π/|Khkl|）

对称操作：一个晶体在某一变换后，晶格在空间的分布保持不变

①转动

②中心反演（中心对称） i

③镜像（镜面） m

晶格对称转动所允许的独立转角：2π，π，2/3π，π/2，π/3

对称转动旋转角为2π/n，n=1,2,3,4,6,i,m,4（加个上划线）

晶格的周期性不允许5度旋转对称轴

八种基本对称操作：1、2、3、4、6、i、m、4（加个上划线）

第二章 晶体的结合

核外电子分布遵从泡利不相容原理（包括自旋在内，不可能存在量子态全同的两个电子）、能量最低原理（任何稳定体系，其能量最低）、洪特规则（电子依能量由低到高依次进入轨道并先单一自旋平行地占据尽量多的等价轨道）

电离能：使原子失去一个电子所需要的能量 （失电子能力）

电子亲和能：一个中性原子获得一个电子成为负离子所释放出的能量（得电子能力）

电负性：度量原子吸引电子的能力

原子的的电负性=0.18（电离能 亲和能）

晶体的结合类型：

①共价结合 共价键：饱和性和方向性

共价晶体：结构稳定、硬度高（如金刚石）、熔点高、热膨胀系数小、导电性差、较脆、没有韧性

②离子结合 离子键：库仑力，键能仅次于共价键

离子晶体：不导电，但熔融或熔化时可导电、结构很稳固、硬度高、熔点高、热膨胀小

典型离子晶体结构：CsCl型（简单立方）、NaCl型（面心立方）

③金属结合 金属键：静电库仑力，比共价键和离子键弱得多

金属晶体：良好的导电性、导热性、不同金属存在接触电势差、金属原子容易相对滑动，故而金属具有延展性

④分子结合 范德华力：电磁力

分子晶体：自然界不存在（分子晶体极不稳定）、例如稀有气体、熔沸点很低

⑤氢键结合 弱键 NOFP

氢键晶体：导电性差、熔沸点较低，典型氢键晶体是冰

对大多数晶体来说，晶体的结合是混合型

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