四川固體物理期末復(fù)習(xí)提綱四川固體物理期末復(fù)習(xí)提綱四川固體物理期末復(fù)習(xí)提綱原子結(jié)構(gòu)的直接觀察,非理想晶體結(jié)構(gòu)非晶態(tài):無序堆積與聚合物22021/1/4原子結(jié)構(gòu)的直接觀察,非理想晶體結(jié)構(gòu)非晶態(tài):無序堆積與聚合物2021/1/42晶體對波的衍射常用的衍射技術(shù)：X射線衍射、電子衍射和中子衍射:2d=n,衍射條件的正空間表示散射波振幅傅立葉分析倒格子、給定晶格的倒格子方程:k=,衍射條件的倒空間表示2021/1/43布里淵區(qū)布里淵區(qū)的定義：a k??=(?)2,,的倒格子以及它們之間的關(guān)系基元的傅立葉分析:散射波振幅和晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系和的結(jié)構(gòu)因子原子散射因子2021/1/44倒格子的定義a1,a2,a3正空間的基矢b1,b2,b3倒空間的基矢b1=2(a2a3);b2=2(a3a1)b3=2(a1a2)性質(zhì)倒空間元胞的體積:=b1·(b2b3)=(2)3=123()=2/2021/1/45關(guān)鍵點布拉菲和非布拉菲晶格,初基和非初基元胞,威格納-賽茲元胞元胞體積V=a1·(a2a3)基元的平均格點數(shù),填充因子重要晶面、晶向的指數(shù)倒格子的性質(zhì)1D和2D倒格子的基矢關(guān)系的證明和正倒格子的關(guān)系2021/1/463晶體的結(jié)合晶體按結(jié)合力的分類離子晶體:離子鍵和離子晶體庫侖相互作用:勢 U(r)=2[e2/40+n], =’±1特性：絕緣,高熔點,高硬度，低膨脹性,透明典型結(jié)構(gòu):和2021/1/47晶體按結(jié)合力的分類共價晶體共價鍵:共用電子對雜化理論:,2,3共價鍵的特征：飽和性和方向性共價晶體的特征：低配位數(shù)，弱導(dǎo)電性，高硬度，高熔點2021/1/48晶體按結(jié)合力的分類惰性氣體晶體:分子晶體相互作用短程、弱相互作用,勢U(r)=4[()12-()6]=126密堆積、低熔點、透明2021/1/49晶體按結(jié)合力的分類金屬金屬鍵;共用價電子密堆積、高配位數(shù)、高延展性、金屬光澤氫鍵電子云分布不均勻的相互作用弱相互作用混合型晶體：石墨（共價、分子和金屬結(jié)合）2021/1/410晶體結(jié)合的一般結(jié)論互作用勢U(r)互作用力F=–U(r)/r平衡位子r0U(r)/0=0排斥項和吸引項u(r)=–+,>0,>0 穩(wěn)定條件:m>n 排斥項和吸引項2021/1/411重點不同類型的晶體的特征活用U(r),F=–U(r)/r,U(r)/0=02021/1/4124、5晶格振動和晶體的熱學(xué)性質(zhì)單原子晶體的熱振動晶體振動的經(jīng)典描述色散關(guān)系: (q)=2()1/22:僅有一支波矢q的允許值:2 –2<l21布里淵區(qū)長波極限(q)=()1/22021/1/413雙原子晶格的振動聲學(xué)支和光學(xué)支:±聲學(xué)支和光學(xué)支的振動特性由N個元胞每個元胞含有m個原子的n維晶體的振動模式數(shù)、許可的波矢數(shù)、振動支數(shù)振動模式數(shù):,晶體的自由度數(shù).q的許可值數(shù):N,晶體的元胞數(shù).振動的支數(shù):,元胞的自由度數(shù)聲學(xué)支n;光學(xué)支n(1)2021/1/414彈性波的量子化光子和晶格動量彈性散射N過程:q12=q3,q31U過程:q12=q3’3,q31，倒逆過程

2021/1/415固體比熱：聲子的熱容分布函數(shù)=1/(e?1)態(tài)密度:殼層內(nèi)的波矢數(shù): (2)34q2杜隆-帕蒂定律:高溫極限愛因斯坦近似德拜定律非諧效應(yīng)：熱膨脹非諧效應(yīng)：熱導(dǎo)率2021/1/416重點振動模式振動模式，q，聲學(xué)支與光學(xué)支的數(shù)量三個重要的固體比熱模型,(正常過程和倒逆過程)的定義2021/1/4179、10固體缺陷晶體中的點缺陷肖脫基缺陷():晶格中的空位弗倫克爾缺陷():晶格中的空位與填隙原子雜質(zhì)原子（替位，填隙）擴(kuò)散機(jī)制空位機(jī)制、間隙機(jī)制，復(fù)合機(jī)制擴(kuò)散的描述:1和2定律2021/1/418色心:F心:負(fù)離子空位+俘獲的電子心:鹵素離子+陽離子心:相鄰的鹵素離子空位對R心:三個相鄰的F心M心:兩個相鄰的F心面缺陷：小角晶界，堆垛層錯2021/1/419晶體的切應(yīng)力c=2dG:切變模量滑移過程:滑移面和滑移向位錯刃位錯()螺位錯()伯格斯矢量():b=u(r)2021/1/420位錯的運(yùn)動滑移:位錯線在滑移面內(nèi)沿滑移向運(yùn)動攀移:位錯線垂直滑移面的運(yùn)動位錯密度:2位錯的應(yīng)力場2021/1/421合金的強(qiáng)度控制合金強(qiáng)度的手段位錯運(yùn)動的釘扎位錯和晶體生長生長臺階晶須2021/1/422重點兩種點缺陷的定義和特點、熱生缺陷典型的點缺陷色心及幾種典型的色心刃型位錯和螺型位錯位錯的移動2021/1/4236,金屬電子論基礎(chǔ)：自由電子氣模型德魯特模型：電子氣的理想氣體近似德魯特模型的結(jié)論:,,索末菲模型:弱周期場近似，金屬的情形無限深方勢井的解電子能量的表示:能級能態(tài)密度:D()=C1/2=322021/1/424費米能級F:0時電子占有的最高能級費米-狄拉克統(tǒng)計分布:費米能級的計算F~費米球、費米面、費米波矢、費米溫度費米能級與溫度的關(guān)系F~T0時的電子平均能量=3/5F0F:F0[1-(2/12)(F0)2]~F02021/1/425電子氣的比熱低溫時T的實驗結(jié)論C==T+3T=m*外場作用下電子的運(yùn)動=2;=2;=i;-1=1+1=,=-1魏德曼-弗蘭茲定律:/T=L2021/1/426接觸勢差和功函數(shù)功函數(shù)W=–F接觸勢差–=1(–)2021/1/427重點K空間能態(tài)密度的推導(dǎo)N(E)~ET=0時F的計算電子比熱與晶格比熱在低溫下的比較2021/1/428布洛赫定理布洛赫定理的表示與證明近自由電子近似:弱周期場近似緊束縛近似:軌道數(shù):每個能帶有N個電子能級1布里淵區(qū):k可獨立取值的區(qū)域7,能帶理論2021/1/429布洛赫電子的半經(jīng)典描述電子的平均速度：波包的概念外力作用下電子在許可態(tài)間的躍遷k=k0+