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大连轻工硅酸盐物理化学课件1章晶体•晶体简介目录•晶体结构CONTENTS•晶体生长•晶体缺陷•晶体性能与材料性能01CHAPTER晶体简介晶体的定义晶体是由原子、分子或离子按照一定的规律排列而成的固体物质这种排列规律在三维空间中重复出现,形成了一种周期性的结构晶体的内部原子或分子的排列具有高度的有序性和规律性,这种有序性是晶体具有独特物理和化学性质的根本原因晶体的分类根据晶体内部原子或分子的排列方式,晶体可以分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体等离子晶体是由正离子和负离子通过离子键结合而成的晶体,如氯化钠、硫酸钠等原子晶体是由原子通过共价键结合而成的晶体,如金刚石、二氧化硅等分子晶体是由分子通过分子间作用力结合而成的晶体,如冰、干冰等金属晶体是由金属原子和自由电子通过金属键结合而成的晶体晶体的应用•晶体在日常生活和工业生产中有着广泛的应用,如食盐、蔗糖、宝石、半导体材料等同时,晶体在科研领域也具有重要应用,如X射线衍射技术、激光技术等02CHAPTER晶体结构晶体结构的基本概念晶体结构是指晶体中原子或分子的排列方式,这种排列方式具有周期性和对称性晶体结构可以通过X射线晶体学、中子散射、电子显微镜等技术进行观察和研究晶体结构对物质的物理和化学性质有着重要影响,如硬度、熔点、电导率等晶体结构的分类根据原子或分子的排列方式和对称性,晶体可以分为七大晶系,包括立方晶系、四方晶系、六方晶系、三方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系每个晶系又可以分为若干个点群和空间群,这些点群和空间群进一步描述了晶体结构的细节不同晶系的晶体结构具有不同的物理和化学性质,如金属、半导体、陶瓷等材料具有不同的晶体结构晶体结构的测定方法X射线晶体学是测定晶体结构的中子散射技术也可以用于测定晶电子显微镜技术可以观察晶体表主要方法之一,通过分析X射线体结构,尤其适用于研究轻元素面的形貌和结构,通过图像处理的衍射花样可以确定晶体的晶格和有机分子构成的晶体和分析可以得到晶体结构的信息常数、原子间距等参数03CHAPTER晶体生长晶体生长的基本原理晶体生长的热力学原理晶体生长的动力学原理晶体生长是自发过程,向着熵增加的晶体生长速度受原子或分子在固-液界方向进行,需要满足一定的热力学条面上的迁移能力影响,与温度、浓度、件,如温度、压力、浓度等界面能等因素有关晶体生长的几何原理晶体生长过程中,原子或分子的排列遵循一定的几何规律,如空间格子、对称性等,形成特定的晶体结构晶体生长的方法溶液法熔融法气相法固相法通过加热或机械研磨等通过控制溶液的浓度、将原料加热至熔融状态,在一定条件下,使气体方法,使固体原料发生温度等条件,使溶质在然后进行缓慢冷却或快原料发生化学反应或物物理变化或化学反应,液相中析出晶体速淬火,使熔体结晶理变化,生成固态晶体形成晶体晶体生长的应用01020304光学材料电子材料结构材料生物材料如光学玻璃、晶体等,用于制如半导体材料、超导材料等,如陶瓷、金属等,用于制造高如生物晶体、蛋白质结晶等,造光学仪器、激光器等用于制造电子器件、集成电路温、高强度、高硬度的结构件用于生物医学研究、药物开发等等领域04CHAPTER晶体缺陷晶体缺陷的基本概念晶体缺陷是指晶体中晶体缺陷的存在会影原子或分子的排列偏响晶体的物理、化学离了理想晶体结构的和机械性能区域晶体缺陷是由于晶体生长、冷却、热处理等过程中产生的结构不完整性晶体缺陷的类型点缺陷面缺陷指在晶体中某个原子或分子的指在晶体表面或近表面区域出位置出现偏差,如空位、间隙现的缺陷,如晶界、相界等原子等线缺陷体缺陷指在晶体中沿着某一方向出现指在晶体内部出现的较大范围的缺陷,如位错的缺陷,如气泡、杂质等晶体缺陷的检测与表征电子显微镜X射线衍射利用高能电子束对晶体表面进行轰击,通过测量晶体对X射线的衍射角度,通过散射和衍射现象观察晶体缺陷分析晶体的结构,推断晶体缺陷的类型和数量红外光谱拉曼光谱利用红外光与晶体的相互作用,分析利用拉曼散射现象分析晶体的振动模晶体中化学键的振动模式,推断晶体式,推断晶体缺陷的类型和数量缺陷的存在05CHAPTER晶体性能与材料性能晶体的光学性能010203折射率双折射光的吸收与散射晶体对光的折射率因波长某些晶体在特定方向上对晶体对光的吸收和散射特不同而有所差异,这种特不同偏振方向的光具有不性与其内部结构密切相关,性可用于光学仪器中同的折射率,产生双折射影响透明度和颜色现象晶体的电学性能电导率压电性热电效应某些晶体具有导电性,其某些晶体在受到压力时会当温度梯度作用于晶体时,电导率随温度和掺杂剂的产生电荷,或在电场作用会产生电势差或电流,表不同而有所变化下发生形变,具有压电效现出热电效应应晶体的热学性能热导率晶体的热导率决定了其散热性能和热膨胀耐热性,是高温环境下材料的重要性能指标晶体在加热时体积会膨胀,其热膨胀系数影响材料的热稳定性和尺寸精度相变某些晶体在特定温度下会发生相变,导致体积、密度和性能的显著变化THANKS谢谢。