TINH THỂ CHẤT rắn (PHẦN 1) (vật lý CHẤT rắn SLIDE) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

CHƯƠNG I TINH THỂ CHẤT RẮN TINH THỂ CHẤT RẮN A.LÝ THUYẾT Phần I ĐẠI CƯƠNG VỀ TINH THỂ CÁC TRẠNG THÁI CƠ BẢN CỦA VẬT CHẤT TRONG TỰ NHIÊN I II MẠNG TINH THỂ CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA MỘT SỐ TINH THỂ ĐƠN GIẢN III Phần II PHÂN TÍCH CẤU TRÚC TINH THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X I CÔNG THỨC NHIỄU XẠ CỦA VULF – BRAGG II CẦU PHẢN XẠ CỦA EWALD III CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỤP TINH THỂ BẰNG TIA X B.BÀI TẬP I CÁC TRẠNG THÁI CƠ BẢN CỦA VẬT CHẤT TỰchất NHIÊN TrongTRONG tự nhiên vật tồn  trạng thái (các trạng thái ngưng tụ vật chất): RẮN - LỎNG - KHÍ Rắn = Tinh thể + vô định hình Cấu trúc :     Tinh thể : cấu trúc có độ trật tự cao Khí : cấu trúc hoàn toàn trật tự Lỏng: phân tích cấu trúc tia X, tia e nơtron với phương pháp chủ yếu Debye Laue  cấu trúc lỏng gần với tinh thể khí Các trạng thái vật chất Độ trật tự Thể Thể Thể RẮN LỎN KHÍ G Tinh Vô định thể hình Thể PLASMA Chất lưu Các loại chất rắn Vật liệu kết tinh: nguyên tử xếp tuần hoàn không gian - Đơn tinh thể: Các nguyên tử xếp tuần hoàn toàn không gian vật liệu - Đa tinh thể: gồm nhiều tinh thể nhỏ hạt nhỏ Vật liệu vô định hình: nguyên tử không xếp tuần hoàn không gian MỘT SỐ TINH THỂ TRONG TỰ NHIÊN Thạch Kim cương Đường Pyrite VD: Sự xếp tuần hoàn ngtử mạng tinh thể kim cương MỘT SỐ ỨNG DỤNG Bán dẫn Siêu dẫn Màn hiển thị Laser II MẠNG TINH THỂ Khái niệm:  Để mô tả cấu trúc tinh thể (sự xếp ngtử) người ta dùng khái niệm mạng tinh thể  Có thể quan niệm tinh thể lý tưởng tạo thành cách xếp đặn không gian đơn vị cấu trúc giống hệt  Trong tinh thể đơn giản tinh thể kim loại với đơn vị cấu trúc có nguyên tử II MẠNG TINH THỂ II.1 Cấu trúc tinh thể Cấu trúc tinh thể thể + = = mạng tinh sở + °Đơn vị cấu trúc = sở = nguyên tử, nhóm nguyên tử hay phân tử (có thể tới hàng trăm nguyên tử hay phân tử VD: chất hữu cơ) b Cấu trúc CsCl:  Mạng Bravais: Thuộc mạng lập phương nguyên thủy P với ô mạng có hai nguyên tử sở  Cơ sở ô mạng gồm:  Cs : [[000]]; Cl : [[ ½, ½ , ½ ]] c Cấu trúc lục giác xếp chặt - Lớp thứ nhất: Mỗi cầu bao xung quanh cầu khác  vị trí A - có sáu vị trí hõm vào lớp thứ thuộc hai loại B C A CA B B B BA A A CABB A C -Lớp thứ hai: Có thể đặt cầu lớp thứ hai vào vị trí B hay C cho cầu lớp thứ tiếp xúc với cầu lớp thứ -Giả sử lớp thứ hai chiếm vị trí B Lớp thứ 3: có cách xếp: + Cách 1: Đặt cầu lên vị trí A, lớp B tạo thành lớp liên tiếp ABABAB… Cấu trúc + Cách 2: Đặt lục giác cầu lênxếp vị trí chặt C, lớp A tạo thành lớp liên tiếp ABCABC …  Cấu trúc lập phương tâm mặt A A B A A B A C B A A C B A A B A A A B A C A CẤU TRÚC LỤC GIÁC XẾP CHẶT A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B Cấu trúc lục giác xếp chặt ABABAB… Mạng lục giác xếp chặt có ô mạng Bravais lục giác loại P CẤU TRÚC XẾP CHẶT KIỂU LP TÂM MẶT A C B A A C B A A B A C A Caáu trúc xếp chặt ABCABC Mạng lập phương tâm mặt với mặt xếp chặt (111) Cấu trúc xếp chặt dẫn đến mạng lập CÁC CHẤT KẾT TINH THEO MẠNG LỤC GIÁC Cấu trúc lục giác xếp Cấu trúc xếp chặt dẫn đến mạng lập phương tâm mặt (Ca) d Cấu trúc kim cương - Mạng Bravais: Lập phương tâm mặt F - Cơ sở: hai nguyên tử carbon vị trí nút [[000]] [[1/4 1/4 1/4]] - Ô đơn vị chứa nguyên tử Cấu trúc kim cương mô tả hai mạng lập phương tâm mặt, dịch chuyển với theo đường chéo đoạn 1/4 đường chéo - Hệ số lấp đầy: 0,34 Không thuộc mạng xếp chặt Ô MẠNG TINH THỂ KIM CƯƠNG DƯỚI CÁC GÓC NHÌN KHÁC NHAU MẠNG ĐẢO (MẠNG NGƯC) a ĐỊNH    NGHĨA Cho mặt thuận có ba a1, a2 , a3 ,a3 mặt vectơhọ mặt sở  ( Ta biểu diễn mạng songa2song * a2 ,a3 a1(100) vectơ ) tức họ mặt vuông góc mặt phẳng ( 2/d hình Gọi 100 Oa  a1 a1 chiếu pháp tuyến  * mặt (100) tức a1 Oad = ,2ta Oaa11’* = 100  có: O ) a1* = (100)  a1  a3  a2 Tất điều kiện cho phép ta có * : * * a1.a1 2; a1.a2 0; a1.a3 0 * * ; a3 cáca2vectơ Tương tự ta thành lập * * a a 0sao cho: a2.a1 0 a*2.a2 * a2.a3 2 * a3.a2 0 0 * a3.a3 2 * aj 2ij neáu a1 * a1  i=j ij = O  a1 * a3 * a2  a3  a2 * * * a1,vectơ a2 ,a3 ba Mạng xây dựng gọi mạng ngược mạng thuận cho Các nút mạng ngược xác định véctơ: * Ghkl h.a1 *  k.a2 *  l.a3 ; h, k, l  Z MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA MẠNG ĐẢO (MẠNG NGƯC) Gọi V thể tích ô mạng thuận; V* thể tích ô mạng ngược,    ta có: V a (a  a ) * * * V a1.(a2  a3) * Suy ra: V.V* =  * * * (2)3   2.Neá ua1  a2  a3 a1  a2  a3 *  *  *  Vaøa1 // a1; a2 // a2;a3 // a3 Ích lợi mạng ngược : nối gốc tọa độ với nút (h k l) mạng ngược  bằng*vectơ*tứclà biểu diễn : *   Ghkl Ghkl h.a  k.b  l.c phải vuông góc mặt mạng (h k l) mạng thuận có độ dài : Ghkl 2  dhkl có thể biểu diễn họ mạng thuận nút mạng ngược mỗi nút mạng ngược biểu diễn cho họ mạng thuận (tức mạng tinh thể) hướng thông số mặt mạng VÍ DỤ Nút [[312]] mạng ngược biểu diễn họ mặt mạng (312) mạng  thuận Họ (312) có hướng vuông G góc với 312 hướng vectơ nối từ gốc O đến nút [[312]] mạng ngược có thông số: 2 d312  G312 Mạng ngược mạng ngược mạng thuận Nút mạng ngược mà ký hiệu [nh, nk, nl] tương đương với họ mạng thuận (nh, nk, nl) có thông số n lần nhỏ số họ (h VÍ thông DỤ k l) Nút [[111]] biểu diễn véc tơ G111 mạng ngược biểu diễn cho họ mạng (111) có thông số d111 mạng thuận Nút [[222]] biểu diễn véc tơ G222 mạng ngược biểu diễn cho họ 2 số 2d d111 mạng mạng thông Ta coù:(222) G222 =coù 222  d222    G222 2G111 thuaän 2G111 d111  d222  .. .TINH THỂ CHẤT RẮN A.LÝ THUYẾT Phần I ĐẠI CƯƠNG VỀ TINH THỂ CÁC TRẠNG THÁI CƠ BẢN CỦA VẬT CHẤT TRONG TỰ NHIÊN I II MẠNG TINH THỂ CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA MỘT SỐ TINH THỂ ĐƠN GIẢN III... cấu trúc lỏng gần với tinh thể khí Các trạng thái vật chất Độ trật tự Thể Thể Thể RẮN LỎN KHÍ G Tinh Vô định thể hình Thể PLASMA Chất lưu Các loại chất rắn Vật liệu kết tinh: nguyên tử xếp tuần... mạng tinh thể kim cương MỘT SỐ ỨNG DỤNG Bán dẫn Siêu dẫn Màn hiển thị Laser II MẠNG TINH THỂ Khái niệm:  Để mô tả cấu trúc tinh thể (sự xếp ngtử) người ta dùng khái niệm mạng tinh thể  Có thể