固体物理

1. 固体物理 教材：固体物理基础曹全喜等编， 西安电子科技大学出版社。 参考书： 固体物理学 陆栋等编著， 上海科学技术出版社； 固体物理学 黄昆，韩汝崎编，高等教育出版社。 系列课件

2. 绪论 研究对象： 固体的结构及其组成粒子（原子、离子、分子、电子等）之间相互作用与运动规律，以阐明其性能和用途。 固体物理是固体材料和器件的基础学科，是新材料、新器件的生长点。

3. 注意事项 1. 掌握固体物理的基本概念、思维方法和学习方法； 针对某一特殊过程，抓住主要矛盾，突出主要因素，建立模型。 例如：晶体－－－周期性； 金属－－－电子共有化 单电子近似－－－能带论 2. 作好作业。 30

4. 第一章 晶体结构 §1－1 晶体的宏观特性 1. 均一性――从宏观理化性质的角度来 (周期性－－从原子排列的角度来讲）； 2. 对称性； 3.各向异性和解理性，例如，云母的解理性；

5. 自范性：晶体能自发地形成封闭的几何多面形。自范性：晶体能自发地形成封闭的几何多面形。 4. 自范性和晶面角守恒 晶面角守恒定律：同一品种的晶体，任两个对应晶面的夹角不变。 5．最小自由能和稳定性。

6. NaCl晶体的若干外形 45

7. §1－2 晶体的微观结构 周期性－－又称平移对称性，晶体的根本特征（主要矛盾）。 • 空间点阵（布拉菲格子） 基元－－组成晶体的最小结构单元。 把基元抽象成为一点，则晶体抽象成为空间点阵。 晶体结构＝基元＋空间点阵

9. 布拉菲格子：把空间点阵用三组不共面的平行线连起来，形成的空间网格。 此时，又把阵点称为格点。 布拉菲格子（B格子）＝空间点阵 说 明 • 基元中A、B可以是不同的原子，或相同的原子，但周围“ 环境”不同。 • 每个基元用一个格点来表示。此格点选在基元的什么地方、代表几个原子并未限制。

10. 3.每个基元内所含的原子数＝晶体中原子的种类数。3.每个基元内所含的原子数＝晶体中原子的种类数。 4.布拉菲格子（B格子）的基本特征：各格点的情况（基元内涵和周围“环境”）完全相同。 5.晶体结构的一种描述：带基元的B格子。 另一种描述： 单式格子：晶体由一种原子组成。一个基元仅有一个原子，即一个原子由一个格点表示。

11. 复式格子：晶体由几种原子组成，但各种原子在晶体中的排列方式都是相同的（均为B格子的排列），可以说每一种原子都形成一套布拉菲子格子，整个晶体可以看成是若干排列完全相同的子格子套构而成。复式格子：晶体由几种原子组成，但各种原子在晶体中的排列方式都是相同的（均为B格子的排列），可以说每一种原子都形成一套布拉菲子格子，整个晶体可以看成是若干排列完全相同的子格子套构而成。 复式格子＝晶体结构 复式格子≠B格子

12. 例：晶体结构 · ○ · ○ · ○ A B 一种描述： · ○ ＋ · · · · 基元 B格子 另一种描述： · · · · ＋ ○ ○ ○ A子格子 B子格子

13. 二、原胞 1.初基原胞和基矢 初基原胞：B格子中的最小重复区域。 每个初级原胞只包含一个格点。 基矢：在B格子中任取一个格点为原点，初基原胞的三个棱边为三个矢量a1、a2 a3 ,其模分别为该方向的最小周期长度，这三个矢量a1、a2、a3称为基矢。

14. 基矢选定之后，B格子中的任一格点的位矢 Rn= n1a1+ n2a2+ n3a3 Rn称为格矢，是B格子的数学表示。

15. 说明： 1.基矢的选法并不唯一确定（初基原胞内仅含一个格点,对称性反映的程度不同）。

16. 2.威格纳－赛兹原胞（W－S原胞，对称原胞） 作法：（1）任选一格点为原点； （2）将原点与各级近邻的格点连线，得到几组格矢； （3）作这几组格矢的中垂面， 这些中垂面绕原点围成的最小区域称W－S原胞。（请看动画GT010）

17. 引入W－S原胞的原因 优点： （1）W－S原胞本身保持了B格子的对称性； （2）该取法今后要用到。 缺点：(参见GT014d) （1）W－S原胞的体积等计算不方便； （2）平移对称性反而不直观。

20. 3.惯用原胞和轴矢 惯用原胞：体积是初基原胞的几倍，能明显地反映布拉菲格子的周期性，又能明显地反映布拉菲格子的对称性。 轴矢：惯用原胞的三个不共面的棱边，分别用a、b、c表示。 90