晶体的规则连生
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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” 。
1.如何知道晶体沿哪个晶面生长?一个晶体有多个晶面,怎么知道它沿哪个晶面生长?是不是沿XRD测出来的峰最强的那个晶面生长?扫描电镜可以观察晶体有多个面,如何知道每个面所对应的晶面?
答:一般是晶体的密排面,因为此晶面的自由能最低。
这个和温度有关,温度高就是热力学生长,能克服较大势垒,一般沿111面长成球或者四方。
温度低的话,就是动力学生长,沿着100面,成为柱状了。
对于完美无缺陷的晶体来说,原子间距最小的面最容易生长,如111面,长成球或者四方。
改变外界条件,如温度、PH值、表面活性剂等,都会影响晶体的生长。
对于缺陷晶体来说,除以上因素外,杂质缺陷、螺旋位错等也会影响晶体的生长。
如果按照正常生长的话,都是密排面生长,但是熔体的条件改变后生长方式发生改变,例如铝硅合金的变质,加入变质剂后就不是密排面生长,而是频繁的分枝,各个面可能都有。
完美条件下是沿吴立夫面生长,但总会有外界条件影响晶面的表面能,导致吴立夫面不是表面能最低的面,所以晶体露在外边的面就不一定是吴立夫面了,但应该是该生长条件下表面能最低的面。
HRTEM 和SAED可以表征生长方向~晶面能量越高,原子堆积速度越快,垂直该晶面方向的生长速度就快。
而这样的后果有两个:
1.晶体沿垂直该晶面的方向快速生长;
2.该晶面在生长过程中消失。
引晶是拉晶里面的一个步骤,一般拉晶是指单晶生长的整个过程,
其中包括清炉、装料、抽空、化料、引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉。
拉晶有些人是叫长晶,引晶一般是指将籽晶(又称晶种)放入溶液硅中,然后沿着籽晶引出一段细晶,这过程主要是为了排除位错和缺陷,使后面的晶体能够较好的生长。