固体物理1省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

固体物理主要参考书绪论第一章晶体结构第二章晶体结合第三章晶格振动与晶体热学性质第四章能带理论第六章金属电子论◆物质分类物理学：固体、液体、气体和等离子体化学：有机物质和无机物质生物学：生命物质和非生命物质◆固体物理学发展20世纪代中叶：量子力学和统计物理学物理学是研究探索物质结构，相互作用和运动基本规律学科◆固体物理学基本问题18世纪，阿羽衣观察到晶体外部几何规则性1933年，迈斯纳发觉超导体含有完全抗磁性1948年，巴丁、布喇顿以及肖克莱于创造晶体管黄昆(1919—)世界著名物理学家、我国固体物理学和半导体物理学奠基人、中国科学院院士、度国家最高科学技术奖取得者四十年代，提出固体中杂质缺点造成Ｘ光漫散射理论，六十年证实并得到应用，被称为“黄漫散射”。1950年同其夫人艾夫合作，首次提出多声子无幅射跃迁理论——“黄─里斯理论”。1951年，首次提出描述晶体中光学位移、宏观电场与电极化三者关系“黄方程”，1963年拉曼散射试验所证实。1954年，Born（1882-1970）和黄昆合作《晶格动力论》——一部有世界影响经典科学专著。波恩在给爱因斯坦一封信中写道：“我现在正在同一个中国合作者黄昆博士完成一本晶格量子力学书。书稿内容已完全超越了我了解，我能知道年轻黄昆以我们两人名义所写东西，就很高兴”。§1-1一些晶格实例一、简立方晶格二、体心立方晶格若将体心立方结构分为A层和B层结构，则体心立方结构可看成…ABAB…堆积结构(设原子球半径为r0)。三、密堆积结构1、密堆积结构主要特征2、六角密排与立方密排密堆结构图示3、密堆积结构单元四、金刚石结构5.NaCl晶格结构6.CsCl晶格结构7.闪锌矿ZnS晶格结构§1-2晶体周期性1.基元、格点和晶格(2)晶格晶格是晶体结构周期性数学抽象，它忽略了晶体结构详细内容，保留了晶体结构周期性。(3)格点2.布拉维晶格、简单晶格和复式晶格特点：格点只在平行六面体顶角上，面上和内部均无格点，平均每个固体物理学原胞包含1个格点。它反应了晶体结构周期性。原胞内任一点位矢表示为：基矢：结晶学原胞基矢普通用表示。4、结晶学原胞与固体物理学原胞间相互转化(3)体心立方Cl-和Na+分别组成面心立方子晶格。(3)氯化铯结构六角密排晶格原胞§1.3晶向、晶面和它们标志(3)晶列族中每一晶列上，格点分布都是相同；(2)晶向指数(b)以结晶学原胞基矢表示AD晶列指数为:在立方体中有，沿立方边晶列一共有6个不一样晶向，因为晶格对称性，这6个晶向并没有什么区分，晶体在这些方向上性质是完全相同，统称这些方向为等效晶向，写成<100>。(a)平行晶面组成晶面族，晶面族包含全部格点；如图取一格点为顶点，原胞三个基矢为坐标系三个轴，设某一晶面与三个坐标轴分别交于A1,A2,A3,设晶面法线ON交晶面A1A2A3于N，ON长度为d，d为该晶面族相邻晶面间距离，为整数，该晶面法线方向单位矢量用表示，则晶面A1A2A3方程为：能够证实：r,s,t必是一组有理数---阿羽依有理数定理。能够证实h1，h2，h3一定是互质，称它们为该晶面族面指数，记为(h1h2h3)。AEGABCDDIHG(3)等效晶面§1.4倒格子1倒格定义倒格基矢方向和长度怎样呢？1.3.4.倒格矢与正格中晶面族(h1h2h3)正交，且其长度为。B(2)证实长度等于。3倒格子与傅里叶变换晶体中任一处r物理量晶体结构已知晶体结构怎样求其倒格呢？例2：证实体心立方倒格是面心立方。倒格矢：一对称性与对称操作对称性：若一个物体（或晶体图形）当对其施行某种规律动作以后，它依然能够恢复原状（即其中点、线、面都与原始点、线、面完全重合）时，就把该物体（图形）所含有这种特征称之为“对称性”。对称变换（对称操作）：借助某种几何要素，能使物体（或对称图形）恢复原状所施行某种规律动作，就称为“对称变换”。对称要素（对称元素）：对物体（或图形）进行对称变换时所借以参考几何要素，称为“对称要素”。操作前后，两点间距离保持不变，I为单位矩阵，即：当OX绕Ox1转动角度时，图中晶体中允许有几度旋转对称轴呢?若晶体绕经过格点A并垂直于纸面u轴顺时针转角后能本身重合，则因为晶体周期性，经过格点B也有一转轴u。晶体中允许旋转对称轴只能是1，2，3，4，6度轴。正五边形沿竖直轴每旋转720恢复原状，但它不能重复排列充满一个平面而不出现空隙。所以晶体旋转对称轴中不存在五次轴，只有1，2，3，4，6度旋转对称轴。(3)镜象(m，对称素为面)旋转--反演对称轴只能有1，2，3，4，6度轴。1，2，3，4，6度旋转对称操作。立方体对称性全部点对称操作都可由这8种操作或它们组合来完成。一个晶体全部对称操作组成一个群，每个操作都是群一个元素。对称性不一样晶体属于不一样群。由旋转、中心反演、镜象和旋转--反