固体物理复习

晶体内部所呈现的原子的有序排列称为长程有序。多晶体：是由许多小晶粒（晶体）构成的，小晶粒内部是长程有序的，而各个小晶粒之间是没有确定取向的。随着温度的变化，晶体的长程有序可以被破坏，晶体具有确定的熔点。晶面角守恒定律：属于同一品种的晶体，两个对应晶面之间的夹角恒定不变。----是由原子的有序排列所决定的。布喇菲空间点阵学说：晶体内部结构是由一些相同的点子在空间作周期性无限分布所构成的系统。固体物理学原胞（原胞）：取任一结点为顶点，三个不同方向的周期为边长作平行六面体。原胞是最小的重复单元，原胞的取法不是唯一的。结晶学原胞（晶胞）所选取的重复单元不一定是最小的，结点不仅可以在顶角上，还可以在体心或面心上。复式格子是由若干相同结构的子晶格相对位移套构而成的。NaCI结构每个原子最紧邻的原子数为６个CsCl结构每个原子最紧邻的原子数为８个如果晶体是由同种原子构成的，且原子可视为刚性小球，则这些全同小球最紧密的堆积称为密堆积。配位数：粒子周围最紧邻的粒子数。密堆积所对应的配位数最大。一族晶列有两个特征：晶列的取向，称为晶向；晶列上格点的周期。立方体边的晶向共6个，对角线晶向共有12个，体对角线晶向共有8个。符号相反的晶面指数只是在区别晶体的外表面时才有意义,在晶体内部这些面都是等效的除2因子外，正格子原胞的体积和倒格子原胞的体积互为倒数。对称操作：一个物体在某一正交变换下不变，称这个变换为物体的一个对称操作。群：一个物体全部对称操作的集合。理论证明由10种对称素只能组成32种不同的点群——晶体的宏观对称只有32个不同类型。七大晶系：单斜晶系、三斜晶系、三角晶系、正交晶系、四方晶系、六角晶系、立方晶系。布里渊区:倒格子空间中各倒格矢的中垂面所分割形成的各个区域．体心立方的倒格子为面心立方．倒格子的晶格常数为面心立方结构的倒格子为体心立方．离原点最近的格点有8个第一布里源区为截角八面体－－十四面体，这样选取的原胞称为维格纳－赛兹原胞。原子散射因子：原子内所有电子沿某一方向产生的散射波的振幅的几何和，同某一电子在该方向上产生的散射波的振幅之比。散射波总的振幅就取决于原胞内各个原子的相对位置和原子的散射因子。原胞内所有原子的散射波，在所考虑方向上的振幅与一个电子的散射波振幅之比，称为几何结构因子。三种常见晶体结构的衍射消光条件：1.体心立方，衍射面指数之和a4为奇数时，反射消光。2.面心立方，衍射面指数nh,nk,nl中部分为奇数，部分为偶数时衍射消失。3.金刚石结构，散射光强度不为0的条件为(1)衍射面指数nh,nk,nl都是奇数；(2)衍射面指数nh,nk,nl都是偶数，且也是偶数。晶体的结合能：一块晶体处于稳定状态时，它的总能量比组成该晶体的各个原子在独立、自由时的总能量低，两者之差被定义为晶体的结合能。依据结合力的性质和特点，晶体可以分为五种基本类型：离子晶体，原子晶体，金属晶体，分子晶体，氢键晶体。共价键有两个特点：饱和性、方向性形成氢键的原因：氢原子只有一个电子，但它的电离能特别大，难以形成离子键；当它的唯一的外层电子与其它原子形成共价键时，氢核便暴露在外了，该氢核还可以通过库仑力的作用与电负性较大的原子相结合。氢键也具有饱和性。冰是典型的氢键晶体。原子间的相互作用：吸引作用来源于异性电荷之间的库仑引力；排斥作用来源于两个方面，一是同性电荷的相互排斥，二是泡利不相容原理所引起的排斥力。在三维晶格中，对一定的波矢q，有3个声学波，3n-3个光学波。或者说，有3支声学波，3n-3支光学波。qa取[-，]，q的取值。正是一维原子链的第一布里源区。q2a取[-，]，q的取值。正是周期为2a的一维格子的)(21nlnknh],[aa]2,2[aa第一布里源区（一维双原子链）。由简正坐标所代表的，体系中所有原子一起参与的共同振动称为一个振动模。声子：就是指格波的量子，它的能量等于，一个格波称为一种声子。黄昆首先提出长光学波也可以在宏观理论的基础上进行讨论。点缺陷是晶体在一个或几个晶格常数范围内偏离理想周期性结构的一种缺陷。特点：在三维方向的尺寸都与原子尺寸相近。包括空位、间隙原子、杂质原子等。肖特基缺陷——只形成空位，弗兰克尔缺陷——产生一个空位和一个间隙原子。肖特基缺陷、弗兰克尔缺陷和间隙原子这三种缺陷都是靠原子热振动能量的涨落产生和运动的，所以称为热缺陷。空位迁移能：原子处于C处的能量比格点处高，高出的那部分能量即为空位迁移能。空位的迁移也是随机的，整体上，空位在作不规则的布朗运动。在点缺陷的运动过程中，如果一个间隙原子和一个空位相遇，间隙原子将落入空位而使两者彼此消失，这一过程称为复合（或者湮灭）。晶体中的原子借助无规则热运动在晶体中的传输过程称为扩散。稳态扩散：扩散过程中各点的浓度不随时间而变化。扩散流密度：单位时间通过垂直于扩散方向的单位面积的扩散物质的流量。q晶体中的扩散与缺陷的运动有关。发生在晶体中的扩散有两类：一类是外来杂质的扩散；另一类是自扩散，即基质原子的扩散。晶体中的点缺陷借助于它们的有效电荷而束缚住电子或空穴，如果这些电子或空穴的激发导致可见光谱区的光吸收，则称这些点缺陷为色心。当晶体受到外力的作用发生局部滑移时，在已滑移区和未滑移区中间的过渡地带形成原子排列的紊乱区域，即位错。位错是晶体中的一维缺陷。根据局部滑移的方向和位错线的方向可以把位错分为：刃型位错（位错线垂直于滑移方向）；螺型位错（位错线平行于滑移方向）；混合位错（位错线和滑移方向成任意角度）。纯刃型和螺型位错都必须是直线形状，混合位错可以是直线、曲线或封闭曲线。绝热近似－－把电子系统与原子核分开考虑的处理方法在非导体中，电子恰好填满最低的一系列能带，再高的各个能带全部都是空的，因而并不导电。在导体中，除去完全填满的一系列能带外，还有只是部分地被电子填充的能带，后者可以起导电作用，称为导带。当满带顶附近有空状态k时，整个能带中的电流以及电流在外电磁场中的变化完全如同存在一个带正电荷q和正有效质量，速度为v(k)的粒子一样，这样一个假想的粒子称为空穴。晶格振动频率与波数矢量之间的函数关系ω(q)，称为格波的色散关系，也称为晶格振动谱。可以利用波与格波的相互作用，以实验的方法直*m接测定ω(q)。最主要的实验方法是中子的非弹性散射，另外x射线散射、光散射等。布里渊散射：当光与声学波相互作用，散射光的频率移动很小，约在107~3*1010Hz.喇曼散射：当光与光学波相互作用，散射光的频率移动约在3*1010~3*1013Hz.斯托克斯散射：散射光的频率低于入射光。（发射声子）反斯托克斯散射：散射光的频率高于入射光。（吸收声子）原子间必须存在非谐作用，晶体才能发生热膨胀。