Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 9: Tinh thể và vô định hình

Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 9: Tinh thể và vô định hình cung cấp cho học viên các kiến thức về mô hình cấu trúc tuần hoàn của vật rắn tinh thể, phép tịnh tiến, phép đối xứng điểm; liên kết trong tinh thể; phonon và nhiệt dung của điện môi; mô hình vùng năng lượng và khí điện tử tự do;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 9: Tinh thể và vô định hình VËt r¾n tinh thÓ PGS. TS §ç Ngäc UÊn Gi¸o tr×nh vËt lý chÊt r¾n ®¹i c−¬ng NXH Khoa häc &Kü thuËt Hμ néi 2003 §ç TrÇn C¸t vμ c¸c t¸c gi¶ kh¸c VËt lý ®¹i c−¬ng TËp ba, phÇn hai NXB Gi¸o Dôc 1999 ------------------------------------- §Æng Quang Khang NguyÔn Xu©n Chi VËt lý ®¹i c−¬ng TËp ba XuÊt b¶n 2000 Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn ViÖn VËt lý kü thuËt Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi Tinh thÓ vμ v« ®Þnh h×nh Tinh thÓ: Cã trËt tù xa, tuÇn hoμn V« ®Þnh h×nh: TrËt tù gÇn, v« trËt tù • M«i tr−êng kh«ng liªn tôc: Khi b−íc sãng kh¶o s¸t nhá h¬n hoÆc b»ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c nguyªn tö (λ a) I. M« h×nh cÊu tróc tuÇn hoμn cña vËt r¾n tinh thÓ :PhÐp tÞnh tiÕn... • TÞnh tiÕn ®i mét vÐc t¬ tÞnh tiÕn-> lÆp l¹i nh− ®iÓm xuÊt ph¸t • TÞnh tiÕn « c¬ së lÊp ®Çy kh«ng gian B B’ a T = na r r T = n1a TÝnh tuÇn hoμn cña cÊu tróc tinh thÓ: r b r a r r Hai vÐc t¬ a , b dùng thμnh « c¬ b¶n. TÞnh tiÕn « c¬ b¶n th× lÊp ®Çy kh«ng gian. TÝnh tuÇn hoμn cña cÊu tróc tinh thÓ: PhÐp tÞnh tiÕn: A r r c r r T r r r′ A’ r r r r a r′ = r + T b r r r r T = 2a − 2 b − c r TÞnh tiÕn tiÕn ®i mét vÐc t¬ tÞnh tiÕn T ®−îc ®iÓm A’ gièng hoμn toμn ®iÓm A ....vμ phÐp ®èi xøng ®iÓm •PhÐp quay: Quay tinh thÓ quanh 1trôc qua ®iÓm bÊt k× ®i 1 gãc b»ng 2π/n tinh thÓ trïng nh− ban ®Çu -> trôc ®èi xøng bËc n. •§èi xøng g−¬ng qua mÆt ph¼ng m chøa trôc quay n • KÝ hiÖu m n r r • PhÐp nghÞch ®¶o: Sau phÐp th× r ⇒ − r m •kÝ hiÖu n •TËp hîp c¸c phÐp ®èi xøng ®iÓm lμ nhãm ®iÓm cña tinh thÓ •Ph¶i phï hîp víi phÐp tÞnh tiÕn: n=1, 2, 3, 4, 6, 8, 9 Kh«ng cã bËc 5 vμ bËc 7 r r Nhãm ®iÓm m r ⇒ −r − n=3 4 2 r 3 c m m n=2 r r a b n=4 PhÐp quay+®èi xøng g−¬ng II.Liªn kÕt trong tinh thÓ • Ph©n bè cña c¸c ®iÖn tö ph¶i tu©n theo nguyªn lý Pauli. • C¸c ®iÖn tÝch nh− c¸c ion vμ ®iÖn tö ho¸ trÞ ph¶i s¾p xÕp sao cho lùc ®Èy cña ®iÖn tÝch cïng dÊu lμ Ýt nhÊt, lùc hót cña ®iÖn tÝch kh¸c dÊu lμ cao nhÊt. • Tæng n¨ng l−îng trong tinh thÓ lμ thÊp nhÊt. ThÕ n¨ng lμ nhá nhÊt vμ ®éng n¨ng t¨ng Ýt. •N¨ng l−îng liªn kÕt trong tinh thÓ tÝnh b»ng n¨ng l−îng tæng céng cña c¸c h¹t rêi r¹c trõ ®i n¨ng l−îng cña tinh thÓ. - - -+ 1. Liªn kÕt Van- - + - - - der-Walls London: - - -+ - -+ C - - - - u( r ) = − 6 (erg) R R 2. Liªn kÕt Ion: e- +Cl = Cl- + 3,6 eV Na + 5,13 eV = Na+ + e- N¨ng l−îng tæng céng cña tinh thÓ lμ: Na++Cl- = NaCl + 7,9 eV ⎧ 2 ⎫ Cl- R q ⎪λ. exp( − ) − ⎪ C«ng thøc ⎪⎪ ρ R ⎪⎪ =⎨ Magdelung U i, j q 2 ⎬ ⎪± 1 . ⎪ ⎪ R ⎪ Na+ ⎪⎩ P i, j ⎪⎭ 3. Liªn kÕt ®ång ho¸ trÞ: 1 nguyªn tö dïng chung 8 ®iÖn tö ho¸ trÞ víi 4 nguyªn tö kh¸c: Si, Ge, C m¹ng kim c−¬ng 4. Liªn kÕt kim lo¹i: C¸c ion t−¬ng t¸c hót víi khÝ ®iÖn tö + + + + - - - - 5. Liªn kÕt Hydro + - + - + - - + + + - + + - - - - F - H+ F - + - + - + - + - - + + + ...