晶体点阵结构和点阵的区别,还有原胞什么,在...

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晶体点阵 干冰晶体的点阵格子 空间点阵 什么是空间点阵 点阵结构 超点阵结构 铜的空间点阵 钠的空间点阵
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晶体结构和空间点阵
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晶胞:就是可以复制出整个晶体的一小部分晶体。原胞:可以通过重复形成晶格的最小晶胞。基元,可参考
楼上说的“每个化学式就是一个基元”错得过于离谱(Ps. 答案已删除),完全可以作为基础知识重要性的反面例证了。为了避免这种情况发生,在这个答案中你会看到对这几个基本概念的完整梳理。我们先不看复杂的,就看一维周期排列及其点阵:(a)为金属铜中在直线上等间距排列的原子,一个原子为一个结构基元;(b)为层型石墨分子中某些方向上碳原子周期排列的情况,2个C原子为一结构基元;(c)为α-硒晶体中链型硒分子按螺旋型周期排列,3个Se原子为一结构基元;(d)为NaCl晶体中一条晶棱方向上原子的排列,结构基元为相邻的一个Na+和一个Cl-;(e)为伸展聚乙烯链的结构情况,结构基元为—CH2—CH2—。为什么会产生这种情况?这就要求我们必须对基本概念有比较好的领悟。首先考察晶体。对于理想的晶体,其内部原子或分子在三维空间作周期性地重复排列,每个重复单位有相同的化学组成和空间结构。若忽略晶体的表面效应,重复单位的周围的环境也相同。接下来就可以引出点阵了。如果每个重复单位用一个点表示,可得到一组点。在空间中这些点按一定规律排列。从晶体中无数个重复单位抽象出来的无数个点,在三维空间按一定周期重复,就构成了一个点阵。点阵是一组无限个全同点的集合,连接其中任意两点可得一矢量,将各个点按此矢量平移能使它复原。注意,这里所说的平移必须是按矢量平行移动,而没有丝毫的转动。点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。最后终于可以对结构基元(即基元)进行解释了:点阵结构中每个点阵点所代表的具体内容,即包括原子或分子的种类、数量及其在空间按一定方式排列的结构单元,称为晶体的结构基元。总结一下:晶体结构=点阵+结构基元或晶体结构=结构基元@点阵由此我们可以看到,选定的结构基元必须能够只通过平移来复原整个晶体结构。不难发现,上图中的(b)(c)(e),如果按照化学式选定基元,不可能只通过平移来复原结构。二维和三维周期排列也同理。二维周期排列的结构及其点阵(黑点代表点阵点)(a)NaCl,(b)Cu,(c)石墨,(d)B(OH)3三维周期排列的结构及其点阵(黑点代表点阵点)(a)Po,(b)CsCl,(c)Na,(d)Cu,(e)Mg,(f)金刚石,(g)NaCl至于进一步考虑为什么金属钋、金属钠和金属铜的结构基元是由1个原子组成,而金属镁和金刚石却是由2个原子组成,也可以类推。具体放在最后当作补充阅读材料吧。我们继续看看接下来的问题。什么是晶胞?晶胞是晶体结构的基本重复单位,整个晶体就是按晶胞在三维空间周期地重复排列,相互平行取向,按每一顶点为8个晶胞共有的方式堆砌而成。那么问题来了:它和结构基元又有什么区别?回忆一下,前面提到了晶体结构=结构基元@点阵接下来我可以给一个大胆的论断:晶体结构=晶胞晶胞=结构基元+点阵(此处等号的含义略有不同)这里的意思是说,晶胞包含了描述一个晶体结构,包括组成、对称性和空间排列的特点等所有信息。我们不仅能够通过晶胞了解结构基元(化学组成),还能够通过晶胞来推出点阵(结构周期重复的方式),进一步地还能了解晶体的宏观对称性。(补充一下,本人采信的参考资料没有对结构基元作“最小重复单位”的要求,而一些资料认为结构基元有“最小”的要求,这就导致结构基元与晶胞还有另一个区别,即晶胞[这是肯定的,没有争议]不要求“最小”。)正文的最后谈谈原胞。在完整晶体中,晶格在空间的三个方向上都具有一定的周期对称性,这样可以取一个以结点为顶点,边长等于这三个方向上的周期的平行六面体作为最小的重复单元,来概括晶格的特征,这样的重复单元称为初基原胞或简称原胞。看起来和素晶胞差不多。空间点阵可任意选择3个不相平行的单位矢量进行划分。由于选择单位矢量不同,划分的方式也不同,可以有无数种形式。但基本上可归结为两类:一类是单位中包含一个点阵点者,称为素单位。注意,计算点阵点数目时,要考虑处在平行六面体顶点上的点阵点均为8个相邻的平行六面体所共有,每一平行六面体单位只摊到该点的一部分。另一类是每个单位中包含2个或2个以上的点阵点,称为复单位。有时为了一定的目的,将空间点阵按复单位进行划分。当然,这里还有另一种说法,即原胞要求对称性与晶体一致的情况下选取尽可能小的单元,这就与正当晶胞的定义一致了。(布拉维格子的划分中也要求对称性,这是另外的话题了。)顺便说一句,还有很多相近的说法,就是把“格子”换成“晶胞”(或者反过来),只要记住晶胞包含具体内容,而格子只表示点阵型式就行了。说好的阅读材料:为什么金属钋、金属钠和金属铜的结构基元是由1个原子组成,而金属镁和金刚石却是由2个原子组成?这要按结构基元和点阵的基本定义去理解。在金属钋、金属钠和金属铜结构中,每个原子都具有相同的周围环境,将每个原子都作为结构基元,由它抽象出来的点的集合,符合点阵定义的要求,例如按连接任意两点的矢量平移,都可以使点阵复原。金属铜的面心立方单位和金属钠的体心立方单位均可划出只含1个原子的平行六面体单位,如图所示,这也验证这种点阵抽象的正确性。·面心立方点阵单位(a)和体心立方点阵单位(b)·均可画出只含1个原子的平行六面体单位金属镁和金刚石的情况不同。在金刚石结构中,虽然每个C原子都是按正四面体的构型和周围原子成键,但相邻两个C原子的4个键在空间的取向不同,周围环境不同,不能将每个C原子都当作结构基元。图7.1.6(a)示出,若将相邻两个C原子都抽象成点阵点,连接它的矢量向前平移,箭头所指之处是空的,没有点阵点,不能复原,和点阵定义不符。金属镁也有同样情况,若将每个Mg原子都抽象为点阵点,连接两点间的矢量不能使点阵复原,如图中(b)所示。·不符合点阵定义的矢量·(a)金刚石,(b)金属镁,(c)CsCl晶体CsCl和NaCl都是由正负两种离子交替排列形成晶体,这时每个点阵点代表由两种离子共同组成的结构基元。若将Cs+和Cl-都作为结构基元,则因组成不同,周围环境不同,连接不同离子间的矢量不是点阵点间的矢量,如上图中(c)所示。在一些书中,把NaCl等类型的晶体结构看成由一套Na+的面心立方点阵和一套Cl-的面心立方点阵互相穿插组合而成。这种几套点阵互相穿插的方法和每个点阵点代表一个结构基元的概念不相符合,所得的几套点阵之间点和点的关系也和点阵的定义不合。参考资料:《结构化学基础》,周公度 段连运,2008
不要被某个回答误导基元不是化学式基元不是化学式基元不是化学式很重要所以说三遍只有当化学式代表的最简化学组成经过平移(只有平移,不能转动)能够得到原本的晶体结构的时候,它才是基元。
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清华版材料科学基础1~4章习题及答案[1]
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清华版材料科学基础1~4章习题及答案[1]
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晶格常数(或称之为点阵常数)指的就是晶胞的边长,也就是每一个平行六面体单元的边长,它是晶体结构的一个重要基本参数。晶格常数(英语:lattice constant),或称晶格参数(英语:lattice parameter),是指晶格中晶胞的物理尺寸。[1]
晶格常数相关特性
常数(Lattice Constant)是晶体物质的基本结构参数,它与间的有直接的关系。晶格常数的变化反映了晶体内部的成分、受力状态等的。常数亦称为常数。
晶格常数相关简介
在材料科学研究中,为了便于分析晶体中粒子排列,可以从晶体的点阵中取出一个具有代表性的(通常是最小的平行六面体)作为点阵的组成单元,称为晶胞,晶胞不一定是最小的重复单元,其一般是原胞(一般认为原胞是组成晶体的最小单元)体积的整数倍。
三维空间中的晶格一般有3个晶格常数,分别用a,b和c来表示。但在立方晶体结构这一特殊情形下,这3个常数都相等,故仅用a来表示。类似的情形还有六方晶系结构,其中a和b这两个常数相等,因此我们只用a和c。一族晶格常数也可合称为晶格参数(latticeparameter)。但实际上,完整的晶格参数应当由3个晶格常数和3个夹角来描述。
例如,对于常见的金刚石,其晶格常数为a=3.57?(300K)。这里的晶胞是等边结构,但是仅从晶格常数并不能推知金刚石的实际结构。此外,在实际应用中,通常给出的平均晶格常数。在晶体的表面,晶格常数是受表面重建,其平均值的偏差的结果。这种偏差是特别重要的纳米晶体由于表面纳米晶核比大。随着晶格常数的长度尺寸,其SI单位是米。晶格常数通常在几埃的顺序(即零点几纳米)。晶格常数可以使用的技术,如X射线衍射和原子力显微镜测定。
在外延生长,晶格常数是衡量不同材料之间的结构相容性。晶格常数匹配的其他材料的薄层的材料的成长很重要;当常数不同,菌株引入层,防止厚层外延生长无缺陷。[1]
晶格常数晶格匹配
匹配两个不同半导体材料之间的晶格结构,使带隙变化可形成在材料中没有引入晶体结构改变的一个区域。这允许建设先进的发光二极管和激光二极管。
例如,砷化镓,砷化铝镓砷化铝,并有几乎相等的晶格常数,使得它可以几乎任意一层一层的生长。[1]
晶格常数格的分级
通常,在以前的电影或衬底上生长的薄膜的不同材料的选择匹配现有层常数的晶格来减小薄膜应力。
另一种方法是通过控制改变等级的合金比在薄膜生长期间从一个值到另一个晶格常数。分级层的开始会有一个比匹配的基础晶格和在层生长结束合金将比赛所需的最终格下面的层被沉积。
合金中的变化率必须通过称量层应变确定的刑罚,因此,缺陷密度,对外延工具的时间成本。
例如,磷化铟镓层的带隙1.9eV以上可以在砷化镓晶片生长指数分级。[1]
晶格常数相关问题
计算未知物质的晶格常数?
对于立方体结构,在粉末样品中加入少量衍射本身高的物质,如Si粉,精确地测量与某个硅峰较接近的一个样品峰,计算出两个峰的衍射角,再查一下PDF卡片上硅峰的正确衍射角,加上测量值与标准值之差,就得到精确的无仪器误差的衍射峰,再按晶体学计算公式就可以计算出来点阵常数了。  非立方结构就麻烦多了。基本上无法用这种方法来计算。而且,这种计算还是含有误差的,因为只有当衍射角等于90时才无系统误差。  如果用软件,如JADE,则要用完全相同的实验条件来测量一个纯硅样和样品的衍射谱全谱,按软件的方法去掉仪器误差再用全谱拟合的办法来得到精修的结果。  后一种方法可以分别计算多相样品中各不同的相的晶胞参数。由于测量的是全谱,对复杂结构的相也可以计算。但精度明显不如单相的结果。
.维基百科.[引用日期]
中国电子学会(Chinese Instit...
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企业信用信息初基原胞(物理学原胞)
  中文名称:初基原胞(简称原胞)
  英文名称:primitive cell
  术语来源:
  在完整晶体中,晶格在空间的三个方向上都具有一定的周期对称性,这样可以取一个以结点为顶点,边长等于这三个方向上的周期的平行六面体作为最小的重复单元,来概括晶格的特征,这样的重复单元称为初基原胞或简称原胞。
结晶学原胞
  中文名称:结晶学原胞(简称)
  英文名称:unit cell
  术语来源:固体物理学
  能完整反映内部原子或离子在分布之化学-结构特征的平行六面体单元,称为晶体学原胞或简称原胞。其中既能够保持的对称性而体积又最小者特称“单位晶胞”,但亦常简称晶胞。
Wigner-Seitz 原胞
  中文名称:Wigner-Seitz 原胞(简称W-S原胞)
  英文名称:Wigner-Seitz cell
  术语来源:固体物理学
  W-S原胞,是中比较对称的一种原胞。其构成方法是以某个格点为中心,作其与近邻格点连线的垂直平分面,由这些平分面构成的单元即为W-S原胞。
  W-S原胞与一般的原胞(初基原胞)具有相同的体积, 并且也只包含一个格点,它与布拉菲格子具有相同的对称性,故也称为对称化原胞。晶体的与其正格子具有相同的对称性。在倒格子空间中的WS原胞,也就是晶体中的晶体和电子的简约Brillouin区()。
显示方式: |
人体内起主导作用的功能调节系统。人体的结构与功能均极为复杂,体内各器官、系统的功能和各种生理过程都不是各自孤立地进行,而是在神经系统的直接或间接调节控制下,互相联系、相互影响、密切配合,使人体成为一个完整统一的有机体,实现和维持正常的生命活动
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