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1、第一章 晶体结构固体的结构决定其宏观性质和微观机理，本章主要阐明晶体中 原子排列的几何规则性。 1-1 一些晶格的实例 晶体：晶体：组成微粒具有空间上按周期性排列的结构。 基元：基元：当晶体中含有多种原子，多种原子构成基本的结构单元。 格点（结点）：格点（结点）：结构中相同的位子。图1-1-1 结构中相同的位子点阵：点阵：晶体中格点的总体，又称为布拉菲点阵、布拉菲格子。这种格子的特点 是每点周围的情况都一样。 如果晶体由完全相同的一种原子组成，则这种原子所组成的网格也就是布拉菲 格子，和结点所组成的相同。 如果晶体的基元中包含两种或两种以上的原子，则每个基元中，相应的同种原 子各构成和结点相同
2、的网格，不过这些网格相对地有位移而形成所谓的复式格 子。显然复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套构而成。 晶格：晶格：通过点阵中所有节点的平行直线簇和平行平面簇构成的网格。 元胞：元胞：反映晶格周期性的最小重复单元（侧重最小重复单元，每个元胞中只有 一个格点）。 晶胞（晶体学单胞）：晶胞（晶体学单胞）：既反映晶格周期性又反映晶格的空间对称性的最小重复 单元（侧重空间对称性，每个元胞可能不止一个格点）。图1-1-2 结构、基元及点阵一、单原子组成的元素晶格 （1）简单立方晶格图1-1-3 原子球的正方排列及其各层球完全对应层叠形成的简单立方晶格 （2）体心立方晶格的典型单元及堆积方式图1-
3、1-4体心立方晶格的典型单元及体心立方晶格的堆积方式（3）原子球最紧密排列方式:面心立方晶格和六角密排晶格图1-1-5原子球最紧密排列方式 当层叠是ABABAB方式则构成六角密排晶格图1-1-5-1原子球最紧密排列方式之一构成的 密排六角结构当层叠是ABCABCABC方式则构成面心立方晶格（4）金刚石类晶格图1-1-6金刚石类晶格结构的典型单元图1-1-5-2原子球最紧密排列方式之一构成的面心立方结构金刚石类晶格是由面心立方单元的中心到顶角引8条对角线， 在其中互不相邻的4条对角线的中点，各加一个原子就得到金刚石 类晶格结构。也可看成面心立方沿体对角线平移1/4体对角线套购而 成。除金刚石外，
4、半导体硅和锗也具有类似金刚石类晶格结构。二、化合物晶体的结构 (1) NaCl类晶格结构其好似于简单立方晶格，只是每一行相间地排列着正的和负的离子 Na+和Cl-，碱金属和卤族元素的化合物都具有类似的结构图1-1-7 NaCl类晶格结构的典型单元(2) CsCl类晶格结构其好似体心立方晶格，只是体心和顶角是不同的离子(3)闪锌矿ZnS类晶格结构和金刚石类晶格结构相仿，只要在金刚石晶格立方单元的对角线位置上 放置一种原子，在面心立方位置上放置另一种原子（4：4）。图1-1-9 闪锌矿ZnS类晶格结构的典型单元图1-1-8 CsCl类晶格结构的典型单元1-2晶格的周期性 对于晶格的周期性通常用元胞
5、和基矢来描述，图1-2-1 中1、2 、3均为最小重复单元，由此元胞的选取并不是唯一的。但各种晶 格元胞都有习惯的选取方式，并用元胞的边矢量作晶格的基矢，基 矢之间并不都相互正交。图1-2-1平面元胞示意图(1)简单立方晶格的元胞三个基矢分别为：(2)面心立方晶格的元胞三个基矢分别为：(3)体心立方晶格的元胞三个基矢分别为：设 为元胞中任意一处的位置矢量，Q代表晶体中的任一物理量， 则：，l1，l2，l3为整数即任意两元胞中相对应的点的物理性质相同。我们可以用表示一种空间点阵，即一组（l1，l2，l3）的取值表示格子中的一个 格点，（l1，l2，l3）所有可能的集合就表示一个空间格子。实际晶 体可以看成在上述空间格子的每个格点上放置一组基元（可为多种 原子）。这个空间格子表征了晶格的周期性，称为布拉菲格子。Cu 的面心立方晶格，Si的金刚石晶格和NaCl晶格均具有相同的布拉菲 格子面心立方格子。它们的晶格结构虽然不同但具有相似的周期 性。自然界中晶格的类型很多，但只可能有十四种布拉菲格子。
