Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật rắn

Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật rắn cung cấp cho học viên những kiến thức về mạng không gian và mạng tinh thể; mạng không gian, ô sơ cấp; 7 hệ tinh thể; các yếu tố đối xứng trong mạng không gian; 14 ô mạng Bravais; ô đơn vị (vs ô sơ cấp); chỉ số Miller của đường thẳng, mặt phẳng mạng; một số cấu trúc tinh thể đơn giản;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật rắn VẬT LÍ CHẤT RẮN Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà NộiPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020Chương 1Cấu trúc tinh thể của vật rắn MẠNG KHÔNG GIAN và MẠNG TINH THỂ 1. Mạng không gian, ô sơ cấp 2. 7 hệ tinh thể 3. Các yếu tố đối xứng trong mạng không gian 4. 14 ô mạng Bravais 5. Ô đơn vị (vs ô sơ cấp) 6. Chỉ số Miller của đường thẳng, mặt phẳng mạng 7. Một số cấu trúc tinh thể đơn giản 8. Nhiễu xạ trên cấu trúc tuần hoàn 9. Mạng đảo, các định lí mạng đảo 10. Vùng Brillouin 11. Các loại liên kết trong chất rắnPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2 Carbon là kim loại hay điện môi? Graphite Diamond Buckminster-Fullerene is a metal is an insulator is a superconductor Cùng là Carbon nhưng tính chất của vật rắn còn do cấu trúc tinh thể hay sự sắp xếp của các nguyên tử quyết định.PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3 Các loại vật rắn Đơn tinh thể Khí Lỏng, tinh Vật chất Đa tinh thể lỏng thể Rắn Vô định hìnhPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4 Đơn Tinh Thể (CRYSTALLINE) • Về mặt cấu trúc • Nguyên tử, phân tử, ion có vị trí xác định • Liên kết chặt chẽ • Cần năng lượng lớn để phá hủy • Về tính chất vật lí • Nhiệt độ nóng chảy xác định • Dị hướng • Luôn giữ hình dạng đặc trưngPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5 Đơn Tinh Thể (CRYSTALLINE) Tuần hoàn trong không gian Đơn tinh thể Vô định hình Đơn tinh thể (Single Crystal)PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6 1. Mạng không gian, ô sơ cấp Mạng không gian + Gốc Mạng tinh thểPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7 1. Mạng không gian, ô sơ cấp Mạng không gian được xây dựng bằng cách tịnh tiến 3 vector cơ sở !, !$, !% theo qui tắc sau: &′=&⃗ + *! + *$!$ + *%!% Với *, *$, *% là các số nguyên Yêu cầu: đảm bảo yếu tố đối xứng tịnh tiến Tập hợp các điểm có bán kính vector &′ với bộ *, *$, *% khác nhau tạo thành mạng không gian. Các điểm đó gọi là nút mạng.PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8 1. Mạng không gian, ô sơ cấp Ô sơ cấp là bộ phận nhỏ nhất của tinh thể, mà khi được cạnh nhau một cách tuần hoàn thì thu được tinh thể đó. 6 thông số mạng (lattice parameters) • 3 vector cơ sở !, !$, !% (a, b, c) • 3 góc &, , ( hợp bởi các vector cơ sở Có nhiều cách chọn vector cơ sở Có nhiều dạng ô sơ cấp Tính chất của ô sơ cấp: Fig. 3.4, Callister 5e. • Thể tích nhỏ nhất • Chứa duy nhất một nút mạng Primitive cell • Các kiểu ô sơ cấp khách nhau của một mạng không gian thì có cùng thể tíchPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 9 1. Mạng không gian, ô sơ cấp 2D Primitive cellPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 10 1. Mạng không gian, ô sơ cấpPhương pháp Wigner-Seitz làmôt phương pháp đơn giản đểtìm ô sơ cấp của mạng khônggian.1.Chọn 01 nút mạng2.Nối nút mạng này với các nút lân cận.3.Dựng mặt phẳng trung trực của các đường trên Thể tích được giới hạn bởi các mặt phẳng trên tạo thành một ô sơ cấp Ô Wigner-SeitzPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 11 1. Mạng không gian, ô sơ cấp Ô Wigner-Seitz của mạng 3 chiều Ô Wigner-Seitz là ô sơ cấp có tính đối xứng trung tâmPHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 12 ...