导图社区 固体物理 第一章晶体结构
第一章晶体结构是固体物理学中的基础内容,它研究的是晶体的原子排列和结构特征。以下是对该章节内容的简述: 1、晶体的定义 2、晶体结构的描述 3、晶体的晶格 4、晶体的点阵 5、原胞和晶胞参数 6、晶体的对称性 7、晶体的晶系和晶体族 8、固体物理的研究方法 9、引入的近似…… 这些内容是固体物理第一章晶体结构的简要介绍,深入学习可以涉及更多的晶体结构和性质的细节。
简要归纳总结了磁相变材料的热效应表征方式,以及相关领域研究的前沿问题和研究方法。
该思维导图围绕硬盘相关知识展开,涵盖了硬盘的分类、读写方式和性能指标等方面。首先介绍了机械硬盘(HDD)与固态硬盘(SSD)的工作原理及特点。随后,深入探讨了顺序读写与4K随机读写的区别与应用场景。最后,通过传输速率、IOPS、延迟等性能指标,对比了不同硬盘的表现与适用性,帮助理解在数据存储与访问中,如何选择合适的硬盘类型以满足不同需求。
固体物理的第五章通常涵盖能带理论,这是研究固体材料中电子行为和性质的重要理论。能带理论是固体物理中最为基础和重要的理论之一,它描述了电子在周期性晶体结构中的运动和能量分布。 1、布洛赫定理; 2、晶格势场; 3、能带结构; 4、禁带和导带; 5、费米能级和费米面; 6、电子的散射和导电性; 7、电子的光学性质。 总的来说,能带理论为我们理解固体材料的电子性质和行为提供了重要的框架。通过研究能带结构和费米面,我们可以解释材料的导电性、磁性、光学性质等特性,为固体材料的应用和设计提供了理论依据。
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晶体结构
材料分类
晶体
单晶体
多晶体
长程有序,具有周期性
准晶体
长程有序,无周期性
非晶体
长程无序,短程有序
固体物理基本研究方法
晶体的结合与晶体结构
倒格子空间与衍射理论
由晶面光栅衍射的研究引出倒格子,倒格子空间的引入能更好的研究和描述晶体的物理规律
晶格振动与格波理论
该理论基于牛顿力学和量子力学对晶体中原子的振动进行分析和讨论,在此基础上引出格波、声子等概念,讨论和分析与晶格振动相关的性质,包括固体比热、热膨胀、热传导等
描述晶体比热的经验定 律
Dulong Petit 定律
描述金属导电和导热性质的定 律
Wiedemann Franz 定律
固体电子论
电子不仅是稳定周期性结构形成的主要原因,更重要的是电子的状态和行为可导致固体性质的千变万化和丰富多彩
金属电子论
特鲁特提出金属自由电子气的经典模型
其中只涉及一个参数,即电子密度n(单位体积的电子数)
电子作为经典粒子,电子的分布服从经典的玻尔兹曼统计
索末菲(Sommerfeld)金属自由电子气索末菲模型
电子共有化运动
“自由”运动的价电子构成的自由电子气
将量子力学和费米-狄拉克统计应用于对金属自由电子气的处理
金属表面存在势垒
固体能带论
固体电子输运理论
一是如何处理电子所受到的散射或碰撞
二是外场作用如何影响电子的运动规律
三是外场和碰撞同时作用对电子输运性质的影响
引入的近似
绝热近似
单电子近似
周期性近似
自由电子近似
近自由电子近似
独立电子近似
弛豫时间近似
课程基本大纲
章节概要
第一章 晶格结构
研究晶体的几何描述
第二章 晶体的结合
描述晶体的相互作用
第三章 晶格振动与晶体的热学性质
描述能量
离子实(晶格动力学)
电子(决定固体性质的重要粒子)
描述运动方式
1、量子力学中的谐振子模型
2、量化hw
3、提出声子
4、热统方法解决晶格热力学问题
第四章 能带理论
第六章 金属电子论
基本内容
结构相关概念
基元
布拉菲格子
结构单元
原胞
整个原胞只包含一个格点,如果格点只在顶角上,内部 和面上都不包含其他格点
晶体的原胞是构成晶体的最小的周期性结构单元
一个晶格中的最小重复单元
晶胞
较大结构单元
格点不仅在顶角上,同时还可以在面心或体心
布里渊区
配位数
一个原子周围最近邻原子数
密堆积
堆积方式
AB
六角密排
AA
简单四方
ABC
面心立方晶格
致密度
晶胞内原子所占体积与晶胞总体积之比
晶面
不仅平行,并且等距
密勒指数hkl(晶面指数h1h2h3)
利用平面方程的截距式方程,约化为互质整数,称 Miller 指数
面指数 h 1 h 2 h 3 就表示该晶面族将基矢 a 1 a 2 a 3 分割成 h 1 h 2 h 3 等分
晶面指数是以原胞的三个矢量为基失得到,而弥勒指数是以结晶学中的晶胞(也就是惯用晶胞)的三个矢量为基失得到。
晶面指数&密勒指数,面间距
在米勒指数下晶面间距dhkl与倒格矢Ghkl
晶面指数下晶面间距dhhh与倒格矢Ghhh
证明正格子晶面h1h2h3垂直于倒格矢Gh
等效晶面
面间距
在hhh指数下
在hkl指数下
求解一般晶系结构的面间距dhkl的方法
1、写出正格矢
2、求出倒格矢(如果涉及到坐标系的变化,则倒格矢基矢需要变换)
3、利用dhkl与Ghkl的关系公式
子主题
晶面间距越大,该晶面上的原子排列越紧密
从原子密堆模型岀发,某种特定的单质晶体的密度是·定的。这样来讲,单位体积内的原子数就是一定的晶面间距越大,自然它的面密度就越高,就是说单位面积上的原子数更多,也意味着原子排列更紧密。
晶向
晶带
晶带轴
晶向指数
倒格子
性质
周期性
用原胞和矢来描述
平移对称性
对称性
旋转对称性
大于6重对称性不存在
反演对称性
r改为-r矢量
反映对称性
以平面镜像
象转对称性
先旋转后反演
7大晶系的形成和转化
基本结构
简单立方SC
Po钋
致密度0.52
配位数6
上下左右前后
面心立方FCC
Cu,Ag,Au,Al
致密度0.74
配位数12
六角密排HCP
Be,Mg,Zn,Cd
体心立方BCC
Li,Na,K,Rb,Cs,Fe
致密度0.68
配位数8
8个角位原子
NaCl结构
碱金属和卤族元素
FCC套构成
金刚石结构
ZnS,GaAs,InSb
致密度0.34
配位数4
CsCl结构
简单立方SC套构而成
计算
倒格矢
最近邻=2r
体积