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1、第二章固體結(jié)構(gòu)(SolidStructure)金的AFM照片※1晶體學(xué)基礎(chǔ)(BasisFundamentalsofcrystallography)晶體結(jié)構(gòu)的基本特征:原子(或分子、離子)在三維空間呈周期性重復(fù)排列(periodicrepeatedarray),即存在長(zhǎng)程有序(long-rangeorder)性能上兩大特點(diǎn):固定的熔點(diǎn)(meltingpoint),各向異性(anisotropy)一、晶體的空間點(diǎn)陣(Spacelattice)1.空間點(diǎn)陣的概念將晶體中原子或原子團(tuán)抽象為純幾何點(diǎn)(陣點(diǎn)latticepoint),即可得到一個(gè)由無(wú)數(shù)幾何點(diǎn)
2、在三維空間排列成規(guī)則的陣列—空間點(diǎn)陣(spacelattice)特征:每個(gè)陣點(diǎn)在空間分布必須具有完全相同的周圍環(huán)境(surrounding)2.晶胞(Unitecells)代表性的基本單元(最小平行六面體)smallrepeatentities選取晶胞的原則:Ⅰ)選取的平行六面體應(yīng)與宏觀晶體具有同樣的對(duì)稱性;Ⅱ)平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多;Ⅲ)當(dāng)平行六面體的棱角存在直角時(shí),直角的數(shù)目應(yīng)最多;Ⅳ)在滿足上條件,晶胞應(yīng)具有最小的體積。簡(jiǎn)單晶胞(初級(jí)晶胞):只有在平行六面體每個(gè)頂角上有一陣點(diǎn)復(fù)雜晶胞:除在頂角外,在體心、面心或底心上有陣點(diǎn)3.
3、晶系與布拉菲點(diǎn)陣(CrystalSystemandBravaisLattice)七個(gè)晶系,14個(gè)布拉菲點(diǎn)陣晶系布拉菲點(diǎn)陣晶系布拉菲點(diǎn)陣三斜Triclinica≠b≠c,α≠β≠γ單斜Monoclinica≠b≠c,α=γ=90o≠β正交a≠b≠c,α=β=γ=90o簡(jiǎn)單三斜簡(jiǎn)單單斜底心單斜簡(jiǎn)單正交底心正交體心正交面心正交六方Hexagonala1=a2=a3≠c,α=β=90o,γ=120o菱方Rhombohedrala=b=c,α=β=γ≠90o四方(正方)Tetragonala=b≠c,α=β=γ=90o立方Cubica=b=c,α=β=γ=
4、90o簡(jiǎn)單六方簡(jiǎn)單菱方簡(jiǎn)單四方體心四方簡(jiǎn)單立方體心立方面心立方底心單斜簡(jiǎn)單三斜簡(jiǎn)單單斜底心正交簡(jiǎn)單正交面心正交體心正交簡(jiǎn)單菱方簡(jiǎn)單六方簡(jiǎn)單四方體心四方簡(jiǎn)單立方體心立方面心立方4.晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣二、晶向指數(shù)和晶面指數(shù)(MillerIndicesofCrystallographicDirectionandPlanes)1.陣點(diǎn)坐標(biāo)晶向族:具有等同性能的晶向歸并而成;(x1,y1,z1),(x2,y2,z2)二點(diǎn)連線的晶向指數(shù):[x2-x1,y2-y1,z2-z1]*指數(shù)看特征,正負(fù)看走向求法:1)?確定坐標(biāo)系2)?過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),作直線與待
5、求晶向平行;3)?在該直線上任取一點(diǎn),并確定該點(diǎn)的坐標(biāo)(x,y,z)4)?將此值化成最小整數(shù)u,v,w并加以方括號(hào)[uvw]即是。(代表一組互相平行,方向一致的晶向)2.晶向指數(shù)(Orientationindex)晶面族{hkl}中的晶面數(shù):a)hkl三個(gè)數(shù)不等,且都≠0,則此晶面族中有b)hkl有兩個(gè)數(shù)字相等且都≠0,則有,如{112}c)hkl三個(gè)數(shù)相等,則有,d)hkl有一個(gè)為0,應(yīng)除以2,則有有二個(gè)為0,應(yīng)除以22,則有求法:1)?在所求晶面外取晶胞的某一頂點(diǎn)為原點(diǎn)o,三棱邊為三坐標(biāo)軸x,y,z2)?以棱邊長(zhǎng)a為單位,量出待定晶面在三個(gè)坐
6、標(biāo)軸上的截距;3)?取截距之倒數(shù),并化為最小整數(shù)h,k,l并加以圓括號(hào)(hkl)即是。3.晶面指數(shù)(IndicesofCrystallographicPlane)4.六方晶系指數(shù)(Indicesofhexagonalcrystalsystemorhexagonalindices)三坐標(biāo)系四軸坐標(biāo)系a1,a2,ca1,a2,a3,c120°120°120°(hkil)i=-(h+k)[uvtw]t=-(u+v)5.晶帶(Crystalzone)所有相交于某一晶向直線或平行于此直線的晶面構(gòu)成一個(gè)“晶帶”(crystalzone)此直線稱為晶帶軸(cr
7、ystalzoneaxis),所有的這些晶面都稱為共帶面。晶帶軸[uvw]與該晶帶的晶面(hkl)之間存在以下關(guān)系hu+kv+lw=0————晶帶定律凡滿足此關(guān)系的晶面都屬于以[uvw]為晶帶軸的晶帶則三個(gè)晶面同屬一個(gè)晶帶6.晶面間距(Interplanarcrystalspacing)兩相鄰近平行晶面間的垂直距離—晶面間距,用dhkl表示從原點(diǎn)作(hkl)晶面的法線,則法線被最近的(hkl)面所交截的距離即是上述公式僅適用于簡(jiǎn)單晶胞,對(duì)于復(fù)雜晶胞則要考慮附加面的影響fcc當(dāng)(hkl)不為全奇、偶數(shù)時(shí),有附加面:通常低指數(shù)的晶面間距較大,而高指數(shù)
8、的晶面間距則較小bcc當(dāng)h+k+l=奇數(shù)時(shí),有附加面:六方晶系立方晶系:如{0001}面三、晶體的對(duì)稱性crystallinesymme