Bài giảng Vật lý chất rắn: Chương 1 - TS. Ngô Văn Thanh

Chia sẻ: Little Little | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

163
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật lý chất rắn - Chương 1: Cấu trúc tinh thể. Nội dung chính trong chương này gồm: Sự sắp xếp tuần hoàn của các nguyên tử, các loại mạng cơ bản, bộ chỉ số mặt tinh thể, một số cấu trúc tinh thể đơn giản, cấu trúc tinh thể thực.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý chất rắn: Chương 1 - TS. Ngô Văn Thanh

VẬT LÝ CHẤT RẮN TS. Ngô Văn Thanh Viện Vật Lý Hà Nội - 2016
2 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Tài liệu tham khảo [1] Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th Eds. (John Wiley & Sons, 2005) [2] Đào Trần Cao, Cơ sở vật lý chất rắn, (NXB ĐHQG Hà Nội, 2007). [3] Charles Kittel, Mở đầu vật lý chất rắn, (Đặng Mộng Lân và Trần Hữu Phát dịch), (NXB KHKT Hà Nội, 1984). [4] Nguyễn Ngọc Long, Vật lý chất rắn, (NXB ĐHQG Hà Nội, 2007). [5] Lê Khắc Bình, Nguyễn Nhật Khanh, Vật lý chất rắn, (NXB ĐHQG TP. HCM, 2002) Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/vatlychatran/ Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn
3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 CHƯƠNG 1. CẤU TRÚC TINH THỂ 1. Sự sắp xếp tuần hoàn của các nguyên tử 2. Các loại mạng cơ bản 3. Bộ chỉ số mặt tinh thể 4. Một số cấu trúc tinh thể đơn giản 5. Cấu trúc tinh thể thực
4 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Sự sắp xếp tuần hoàn của các nguyên tử  Vector tịnh tiến mạng  Tinh thể  Tinh thể lý tưởng được tạo bởi các nhóm giống nhau các nguyên tử, sắp xếp lặp đi lặp lại trong không gian theo một trình tự nhất định  Cơ sở (basic): nhóm nguyên tử  Nút (point) : được gắn bởi một cơ sở  Mạng (lattice): tập hợp các nút  Vector tịnh tiến  Mạng trong không gian 3D được định nghĩa bởi bộ ba vector tịnh tiến : • Mọi nút của mạng đều có thể được xác định từ một nút bất kỳ • u1, u2, u3 : các số nguyên bất kỳ  Tập hợp các điểm xây dựng nên mạng
5 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Sự sắp xếp tuần hoàn của các nguyên tử  Tối giản – gốc (primitive)  Mạng được gọi là tối giản nếu như sự sắp xếp của các nguyên tử dựa trên hai nút bất kỳ là như nhau và luôn thỏa mãn phép biến đổi tịnh tiến. • Các vectors được gọi là vector tịnh tiến tối giản  Cấu trúc tinh thể được xây dựng bởi các hình khối, hình khối có thể tích nhỏ nhất :  Trục tinh thể : được xác định qua các vector tịnh tiến tối giản • Thường là 3 cạnh kề của một hình hộp
6 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Sự sắp xếp tuần hoàn của các nguyên tử  Ô cơ sở và cấu trúc tinh thể  Ô cơ sở : được xây dựng từ các trục tinh thể  Có thể có một hoặc nhiều nguyên tử  Vị trí của các nguyên tử (tại tâm – center) • Gốc tọa độ có thể điều chỉnh sao cho
7 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Sự sắp xếp tuần hoàn của các nguyên tử  Ô mạng tối giản  Được tạo bởi 3 trục tối giản  Còn được gọi là ô đơn vị (unit cell)  Ô tối giản có thể tích bé nhất  Có nhiều cách chọn trục tối giản và ô tối giản  Số lượng nguyên tử của một ô tối giản hoặc ô cơ sở là như nhau.  Trung bình : mỗi một ô tối giản có 1 nút mạng  Xét hình hộp có 8 nút mạng tại các đỉnh • 8 nút mạng này được dùng chung cho 8 ô tối giản • Trung bình là :  Thể tích hình hộp  Wigner-Seitz cell  Là một cách chọn ô tối giản thường được sử dụng
8 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Sự sắp xếp tuần hoàn của các nguyên tử Ô tối giản Ô không tối giản  Ô mạng 4 không phải là ô tối giản
9 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Fundamental types of lattices  Toán tử đối xứng quay  Quay quanh 1 trục (trục đi qua các nút mạng)  5 trục quay được ký hiệu : trục quay nhóm 1, 2, 3, 4 và 6 • Các góc quay tương ứng :  Toán tử tịnh tiến mạng : mạng tinh thể được mở rộng  Toán tử quay : mạng tinh thể trở lại chính nó  Đối xứng mặt : mặt song song, mặt chéo  Đối xứng quay : trục nhóm 4, nhóm 3 và nhóm 2
10 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Các loại mạng 2 chiều  Mạng Bravais :  Phân loại các mạng tinh thể  Phụ thuộc vào tính bất biến dưới tác dụng của các toán tử đối xứng  Có 5 loại mạng 2 chiều Bravais (1 loại tổng quát và 4 loại đặc biệt) Mạng vuông (square) Mạng lục giác (hexagonal)
11 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản Mạng hình chữ nhật Mạng hình chữ nhật tâm mặt Mạng hình bình hành
12 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Các loại mạng 3 chiều  Mạng Bravais : có 14 loại khác nhau (13 loại đặc biệt)  Được chia thành 7 hệ (nhóm)  Hệ tam tà (triclinic)  Hình hộp có 3 cạnh nghiêng khác nhau  Hệ đơn tà (monoclinic) Đơn tà đơn giản Đơn tà tâm đáy
13 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Hệ trực giao (orthorhombic) Trực giao đơn giản Trực giao tâm đáy (base-centered) Trực giao tâm khối (body-centered) Trực giao tâm mặt (face-centered)
14 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Hệ tứ giác (tetragonal) Tứ giác đơn giản Tứ giác tâm khối  Hệ lập phương (cubic) Đơn giản (sc) Tâm khối (bcc) Tâm mặt (fcc)
15 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Hệ tam giác (trigonal) – hình thoi (rhombohedral)  Hệ lục giác (hexagonal)
16 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Một số đặc trưng của mạng lập phương Đơn giản Tâm khối Tâm mặt Thể tích của ô thông thường a3 a3 a3 Số nút mạng trên một ô 1 2 4 Thể tích của ô tối giản a3 Số nút mạng trên một đơn vị thể tích Số nút lân cận gần nhất 6 8 12 Khoảng cách giữa 2 nút lân cận gần nhất a Số nút lân cận thứ 2 12 6 6 Khoảng cách lân cận thứ 2 a a
17 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản  Ô tối giản của mạng bcc  các vector tịnh tiến  Ô tối giản dạng hình thoi
18 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Các loại mạng cơ bản Mạng fcc có ô tối giản dạng hình thoi Mạng lục giác đối xứng lăng trụ
19 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 3. Bộ chỉ số mặt tinh thể  Index system for crystal planes  Định hướng của mặt tinh thể : được xác định bởi 3 nút mạng không thẳng hàng  Mỗi nút mạng nằm trên một trục tinh thể • Các trục có thể là tối giản hoặc không tối giản • Mặt phằng mạng cắt 3 trục tinh thể tại • Nghịch đảo của các thừa số này là • Các số nguyên nhỏ nhất có cùng tỷ số  Chỉ số Miller: mặt tinh thể  Hệ số âm : thêm gạch ngang trên đầu của chỉ số
20 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 3. Bộ chỉ số mặt tinh thể  Hướng của tinh thể  Ký hiệu :  Là bộ số nguyên nhỏ nhất tỷ lệ với các thành phần của một vector hướng theo một trục đang xét  Ví dụ : • trục có hướng là • trục có hướng là  Đối với các mạng lập phương, hướng vuông góc với mặt tinh thể và có cùng chỉ số