晶体、非晶体与准晶体

晶体结构一、晶体、准晶体和非晶体材料结构特征与差别（1）晶体结构：整个晶体是一个完整的单一结构，即结晶体内部的微粒在三维空间呈高度有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序，且具有各向异性。

（2）准晶体结构：既不同于晶体，也不同于非晶态，原子分布不具有平移对称性，但仍有一定的规则，且呈长程的取向性有序分布，可认为是一种准周期性排列。

一位准晶：原子有二维是周期分布的，一维是准晶周期分布。

一维准晶模型————菲博纳奇（fibonacci）序列。

其序列以L→L+S S →L(L,S分别代表长短两段线段）的规律增长，若以L为起始项，则会发现学列中L可以成双或成单出现，而S 只能成单出现，序列的任意项均为前两项之和，相邻的比值逐渐逼近i，当n →∞时，i=（1+√5）/2。

二维准晶，一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)。

二维空间的彭罗斯拼图由内，角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成，能够无缝隙无交叠地排满二维平面。

这种拼图没有平移对称性，但是具有长程的有序结构，并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。

三维准晶，原子在三维上的都是准周期分布包括二十面体准晶，立方准晶。

准晶体质点在空间排列为长程取向，没有长程平移周期性。

（3）非晶体结构：非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。

外形为无规则形状的固体。

非晶体具有各向同性，非晶体无固定的熔点，它的熔化过程中温度随加热不断升高。

二、原胞、基矢的概念，晶面晶向的表示，对称性和点阵基本类型（1）原胞与基矢：能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元，最小的周期重复单元称作点阵的原胞。

以原胞的边长为点阵基矢构成平移矢量为基矢。

任意格矢为R=m1a1+m2a2+m3a3,定义表明，晶体在不同方向上，晶体的物理性质不同，也表明点阵是无限大的。

结晶学一、晶体及其基本性质1.晶体、非晶体、准晶体的概念、举例晶体:内部质点在三维空间周期性的重复排列构成的固体物质.非晶体:不具备格子构造的物质为非晶体.准晶体:介于非晶态与结晶态之间的一种新物质.2.晶体的基本性质及概念的理解自限性(晶体多面体形态受格子构造制约,它服从于一定的结晶学规律)均一性(在同一晶体的各个不同部分,质点多的分布是一样的,所以晶体的各个部分的物理性质和化学性质也是相同的,取决于其格子构造)异向性(同一格子构造中,在不同方向上质点排列一般是不样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异,即异向性)对称性(晶体在某些特定的方向上具有相同的性质，这种相同的性质在不同的方向或位置上有规律地重复，就是对称性)最小内能性、稳定性3、空间格子、相当点的概念及具体应用分析空间格子：表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几何图形。

相当点：1.点的内容（或种类）相同，2.点的周围环境相当。

相当点按照一定的规则连接起来，就形成了空间格子空间格子的几种要素：1.结点;又称格点，是空间格子中的点，他们代表结构中的相当点）2.行列;结点在直线上的排列即构成行列3.面网：结点在平面上的分布即构成面网4.平行四面体：即晶胞，晶胞的形状取决轴长（abc）和轴角（α,β,γ）4、晶胞：实际晶体结构中所划分出的最小重复单位称为晶胞二、晶体的测量及投影面网守恒定律:同种矿物的晶体，其对应晶面间角度守恒.晶面的投影：（一）极射赤平投影：投影的原理及过程：投影球、投影面（赤平面）、投影轴, 北极点与南极点（目测点）。

方位角(晶面法线所在平面与大圆的夹角)在基圆上度量，极距角（投影轴与晶面法线的夹角）则体现为投影点距圆心的距离三、晶体的对称分类体系晶体对称的特点：1）由于晶体内部都具有格子构造，通过平移，可使相同质点重复，因此，所有的晶体结构都是对称的。

2）晶体的对称受格子构造规律的限制，因此，晶体的对称是有限的，它遵循“晶体对称定律” 。

固体、液体、气体, 晶体、非晶体、单晶体、多晶体、准晶体/ 它们的本质差别是什么？2009-12-15 11:55:31| 分类：微电子物理| 标签：|字号大中小订阅作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)（1）气体：气体能够压缩其体积，而固体与液体都不能被压缩，这是气体与其它两种状态（固体和液体）之间的最大差别。

显然这是由于气体中原子（或分子）的分布比较稀疏、间距较大，而固体和液体中原子（或分子）的分布比较紧凑的缘故。

（2）固体与液体：它们的最大差别就在于是否有流动性。

造成这种差别的根本原因就是其中的原子排布是否有确定的框架规则，即是否存在所谓晶体结构。

固体有一定的晶体结构，而液体则否。

也因此，液体中原子的分布可以更加紧密一些，则原子密度通常也较大于固体。

例如Si和Ge晶体，都具有立方晶系的结构（通过具有方向性和饱和性的共价键把各个原子联系起来）；当这些晶体被熔化而变成液体以后，晶体结构即解体，其中的原子将排列得更加紧密，则其体积都将相应地有所减小。

再如常见的水，是一种典型的液体，但在0oC 以下时即转变为固体——冰，就使得各个水分子都被水的晶体结构约束住了，不能随意流动，相应地体积也将增大。

（3）晶体和非晶体：所有的固体都具有一定的晶体结构，这是区别于液体和气体的最大特点。

但固体又有晶体与非晶体之分。

晶体就是其中的原子排列非常规则，严格按照一定的晶体结构分布；采用科学术语，即是说，晶体就是其中原子的排列具有周期性和对称性的固体，或者说晶体中原子的排列具有长程有序性。

而非晶体，其中原子的排列虽然也遵从一定晶体结构的框架，但它只是在小范围内是完全规则的，而在大范围内则否，即不具有长程有序性，而是具有短程有序性。

所以，非晶体实际上也是晶体，只不过其中原子的排列从大范围来看不太规则而已，即原子在排列上存在有缺陷。

例如，非晶硅，它仍然具有立方晶系的晶体结构，但是从整个材料的大范围来看，原子排列就缺乏周期性和对称性，其中存在大量排列不规则的原子——缺陷。

《固体物理》期末复习要点《固体物理》期末复习要点第一章1.晶体、非晶体、准晶体定义晶体：原子排列具有长程有序的特点。

非晶体：原子排列呈现近程有序，长程无序的特点。

准晶体：其特点是介于晶体与非晶体之间。

2.晶体的宏观特征1）自限性2）解理性3）晶面角守恒4）各向异性5）均匀性6）对称性7）固定的熔点3.晶体的表示，什么是晶格，什么是基元，什么是格点晶格：晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点在空间有规则地做周期性无限分布，这些点的总体称为晶格。

基元：若晶体有多种原子组成，通常把由这几种原子构成晶体的基本结构单元称为基元。

格点：格点代表基元的重心的位置。

4.正格和倒格之间的关系,熟练掌握典型晶体的倒格矢求法5.典型晶体的结构及基矢表示6.熟练掌握晶面的求法、晶列的求法，证明面间距公式7.什么是配位数，典型结构的配位数，如何求解典型如体心、面心的致密度。

一个粒子周围最近邻的粒子数称为配位数。

面心：12 体心：8 氯化铯（CsCl ）：8 金刚石：4 氯化钠（NaCl ）：68.什么是对称操作，有多少种独立操作，有几大晶系，有几种布拉维晶格，多少个空间群。

对称操作：使晶体自身重合的动作。

根据对称性，晶体可分为7大晶系， 14种布拉维晶格，230个空间群。

9.能写出晶体和布拉维晶格10.了解X 射线衍射的三种实验方法及其基本特点 1）劳厄法：单晶体不动，入射光方向不变。

2）转动单晶法：X 射线是单色的，晶体转动。

3）粉末法：单色X 射线照射多晶试样。

11.会写布拉格反射公式12.什么是几何结构因子。

几何结构因子：原胞内所有原子的散射波，在所考虑方向上的振幅与一个电子的散射波的振幅之比。

第二章1.什么结合能，其定位公式晶体的结合能就是将自由的原子(离子或分子) 结合成晶体时所释放的能量。

2.掌握原子间相互作用势能公式，及其曲线画法。

3.什么叫电离能、亲和能、负电性电离能：中性原子失去电子成为价离子时所需要的能量。

最佳答案晶体是有固定的熔点和沸点，而非晶体就没有固定的熔点和沸点.它们分子的空间排列一个有规律一个杂乱大家知道,物质有三种聚集态:气体、液体和固体。

但是,你知道根据其内部构造特点，固体又可分为几类吗?可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。

晶体在合适的条件下，通常都是面平棱直的规则几何形状,就像有人特意加工出来的一样。

其内部原子的排列十分规整严格，比士兵的方阵还要整齐得多。

如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离,必能找到一个同样的原子。

而玻璃（及其他非晶体如石蜡、沥青、塑料等)内部原子的排列则是杂乱无章的。

准晶体是最近发现的一类新物质,其内部原子排列既不同于晶体,也不同于非晶体.仅从外观上，用肉眼很难区分晶体、非晶体与准晶体。

一块加工过的水晶晶体与同样形状的玻璃（非晶体)外观上几乎看不出任何区别。

同样,一层金属薄膜(通常是晶体）与一层准晶体金属膜从外观上也看不出差异。

那么,如何才能快速鉴定出它们呢?一种最常用的技术是X光技术。

X光技术诞生以后，很快就被科学家用于固态物质的鉴定。

如果利用X光技术对固体进行结构分析，你很快就会发现，晶体和非晶体、准晶体是截然不同的三类固体。

由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差别.例如，晶体有固定的熔点(当温度高到某一温度便立即熔化),物理性质（力学、光学、电学及磁学性质等）表现出各向异性（比如光线在水晶中传播方向不同,速度也不一样）。

而玻璃及其他非晶体（亦称为无定形体)则没有固定的熔点(从软化到熔化是一个较大的温度范围）,物理性质方面则表现为各向同性。

自然界中的绝大多数矿石都是晶体，就连地上的泥土沙石也是晶体,冬天的冰雪是晶体，日常见到的各种金属制品亦属晶体。

可见晶体并不陌生,它就在我们的日常生活中。

人们通过长期认识世界、改造世界的实践活动，逐渐发现了自然界中各种矿物的形成规律,并研究出了许许多多合成人工晶体的方法和设备。

现在，人们既可以从水溶液中获得单晶体，也可以在数千度的高温下培养出各种功能晶体（如半导体晶体、激光晶体等）;既可以生产出重达数吨的大块单晶，也可研制出细如发丝的纤维晶体,以及只有几十个原子层厚的薄膜材料。

结晶学晶体：内部粒子（原子、分子或离子）按一定规则周期性排列而构成的固体，或者说具有格子构造的固体称之为晶体。

非晶体：不具有格子构造，从而也就不能自发地形成规则多面体外形的一类物质。

二者的本质区别在于由于其内部结构的特点，晶体具有远程有序性，非晶体具有近程有序性，远程无序性。

单晶：在整个晶体内，微粒都是按一定规则周期性排列着的晶体。

多晶：由许多大小和取向各不相同的小晶块组成的晶体，小块晶体的大小取向又各不相同。

本质区别：多晶是单晶的聚合体，单晶是多晶体组成部分。

性能区别：单晶是晶体最接近理想的形态，具有典型晶体的四大性质。

多晶是由许多单晶组成的，其整体常常不表现出性质②和③。

液晶：相当多的有机物质，在从固体转变为液体之前，经历了一个或多个中间态，中间态的性质介于晶体和液体之间，称液晶态。

这类可呈现液晶态的物质称为液晶。

液晶或介晶态是晶体固体与各向同性液体之间的中间态，它具有两者的一些特性，即具有类似晶态的分子排布的较高程度的有序性，同时具有类似液态的可流动性。

（近晶型，向列型，胆甾型）纳米晶：晶粒尺度为纳米(nm)量级的固体物质。

在纳米晶体中原子数目是有限的，且表面原子所占比例相当大。

使其产生多种特别的物理效应，呈现出许多特异的性质。

（量子尺寸效应，小尺寸效应，表面及界面效应，宏观量子隧道效应）纳米晶体或称纳米晶（介观物质）是尺寸在 1-100nm 之间的微小晶体。

微晶体(微晶)：晶体中每个晶粒的尺寸在一个微米以下。

准晶：准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。

准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许宏观对称性。

晶体的性质：①自范性：晶体具有自发生长成一个结晶多面体的可能性。

即晶体常以平面作为与周围介质的分界面。

②均匀性和各向异性：均匀性是指晶体的各个部位表现出的各种宏观性质是完全相同的。

各向异性是指从不同方向上看，晶体内沿不同方向上的性质又有所差异。

③对称性：所有的晶体在外型上和各种性质上都或多或少地具有对称性。

单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别单晶，多晶，非晶，微晶，无定形，准晶的区别要理解这几个概念，首先要理解晶体概念，以及晶粒概念。

我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚～自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。

晶体共同特点:均匀性: 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

各向异性: 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。

固定熔点: 晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。

规则外形: 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。

对称性: 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

对晶体的研究，固体物理学家从成健角度分为离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分，有七大晶系，十四种布拉维点阵，230种空间群，用拓扑学，群论知识去研究理解。

可参考《晶体学中的对称群》一书 (郭可信，王仁卉著)。

与晶体对应的，原子或分子无规则排列，无周期性无对称性的固体叫非晶，如玻璃，非晶碳。

一般，无定型就是非晶英语叫amorphous，也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念，搞材料的人对这个最熟了。

首先提出这个概念的是凝固理论。

从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。

晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶。

多个晶粒，每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。

英文晶粒用Grain表示，注意与Particle是有区别的。

有了晶粒，那么晶粒大小(晶粒度)，均匀程度，各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。

对于大多数的金属材料，晶粒越细，材料性能(力学性能)越好，好比面团，颗粒粗的面团肯定不好成型，容易断裂。

所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。