Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции / 27 (1) Физика твердого тела.ppt
Скачиваний:
48
Добавлен:
31.01.2021
Размер:
2.76 Mб
Скачать

Кристаллические решетки

По расположению частиц (атомов) решетки Бравэ делятся на 4 типа:

Простые (обозначаются буквой P). В элементарных ячейках такой решетки атомы располагаются

лишь в вершинах ячеек.

Базоцентрированные (обозначаются буквой С). Атомы располагаются в вершинах ячейки и в

центрах двух взаимнопараллельных граней.

Объемноцентрированные (обозначаются буквой I). Атомы находятся в вершинах ячейки, и, кроме того, один атом - в центре ячейки.

Гранецентрированные (обозначаются буквой F). Атомы располагаются в вершинах ячейки и, кро- ме того, в центре каждой грани.

Примеры кристаллических решеток

Вверху:

Кубические:

простая, объемно- центрированная, гране- центрированная.

Внизу: Гексагональная базо- центрированная

В реальном кристалле мож- но провести различные пло- скости через расположен- ные в решетке атомы. Вы- берем систему координат x, y, z, связанную с решеткой. Положение плоскости в кри-

сталле можно задать отрезками, отсекаемыми ею на осях. Например, на рисунке плоскость отсекает на осях отрезки a/h, b/k, c/l. Числа h, k, l называются индексами Миллера. Эти индексы должны быть це- лыми и взаимно-простыми числами (этого всегда мо- жно добиться приведением к наименьшему общему знаменателю). Индексы Миллера принято записы- вать в квадратных скобках.

Межплоскостное расстояние для кубической

решетки определяетсяaвыражением:

 

dhkl

 

 

 

(27.2)

h2 k 2

l2

 

 

Для решеток других сингоний (не кубических) межплоскостные расстояния также можно выразить через параметры a, b, c решетки и

индексы Миллера, но формула получается

более сложной.

Чем больше индексы Миллера, тем меньше

плотность атомов в данной плоскости, и, как

видно из формулы (27.2), тем меньше меж-

плоскостное расстояние.

Рассмотрим примеры раз- личных плоскостей для кубического кристалла.

Верхний рисунок: заштрихо- вана плоскость [010],

dhkl

 

a

 

a

 

 

 

 

1 0

0

 

 

 

Нижний рисунок: заштрихо- вана плоскость [200],

dhkl

a

a

4 0 0

 

2

Еще два примера плоскостей для кубического кристалла.

Верхний рисунок: заштрихо- вана плоскость [111],

dhkl

a

 

a

1 1 1

 

 

3

Нижний рисунок: заштрихо-

вана плоскость [311],

dhkl

a

 

a

9 1 1

 

 

11

Дифракционные картины, полученные на ПЭМ, для

монокристаллов кремния в направлении [111]

(слева) и магния в направлении [001] (справа)

Взависимости от типа частиц, из которых построен кристалл, и характера сил связи между ними раз-

личают атомные, ионные, металлические и

молекулярные решетки.

Вузлах атомной решетки

находятся атомы, между ко-

торыми действует ковалент- ная связь. Эта связь являет- ся очень прочной, поэтому атомные кристаллы облада-

ют обычно большой твердос-

тью и высокой температурой плавления (примеры: алмаз,

кремний и т.п.).

Кристаллическая решетка алмаза

Вузлах ионной решетки

находятся противоположные по знаку ионы, притягивающи- еся друг к другу электростати-

ческими силами (ионная

связь). Эта связь типична для многих неорганических соеди-

нений (примеры: хлористый

натрий и т.п.). Ионная связь также является прочной, поэ- тому ионные кристаллы также обладают обычно большой

прочностью и высокой темпе-

ратурой плавления.

Модель кристаллической

решетки

хлористого

натрия

Металлическая решетка

Металлическая решетка образована из положи-

тельных ионов металла, находящихся в ее узлах. Внутри металла имеется большое число свобод- ных электронов, которые образуют "электронный газ". Взаимодействуя с ионами, электроны обес- печивают устойчивость решетки, и при этом сами не могут выйти за ее пределы. Находящиеся в уз- лах решетки ионы совершенно идентичны, а осу- ществляемая свободными электронами металли- ческая связь не имеет направленного действия.

Вследствие этого большинство металлов образу- ют кубические решетки с симметрией высокого порядка.