cơ sở vật lý chất rắn - gs.ts lê khắc bình

Ñ
Ñ
A
A
Ï
Ï
I HO
I HO
Ï
Ï
C QUO
C QUO
Á
Á
C GIA THA
C GIA THA
Ø
Ø
NH PHO
NH PHO
Á
Á
HO
HO
À
À
CH
CH
Í
Í
MINH

MINH
TR
TR
Ö
Ö
Ô
Ô
Ø
Ø
NG
NG
Ñ
Ñ
A
A
Ï
Ï
I HO
I HO
Ï
Ï
C KHOA HO
C KHOA HO
Ï
Ï
C T
C T
ÖÏ
ÖÏ
NHIEÂN

NHIEÂN
GS.TS. Leâ Kha
GS.TS. Leâ Kha
é
é
c B
c B
ì
ì
nh
nh
2006
2006
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
NO
NO
Ä
Ä
I DUNG MÔN HO
I DUNG MÔN HO
Ï
Ï
C
C
1.tinh thểchất rắn.
2.liên kết trong tinh thểchất rắn.
3.dao động của mạng tinh thể.
4.tính chất nhiệt của chất rắn.
5.khíelectron tựdo trong kim loại.
6.năng lượng của electron trong tinh thểchất rắn.

7.các chất bán dẫn điện.
8.tính chất từcủa chất rắn.
9.siêu dẫn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Tính chất vật lýcủa chất rắn
2 cách tiếp cận :
1. Xây dựng mô hình đơn giản vàdựa vào các đònh luật cơ bản
đã biết đểsuy ra tính chất.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
2. Xuất phát từtính chất đã biết của các nguyên tửriêng lẻ
vàxét xem các tính chất đóthay đổi nhưthếnào khi đưa các
nguyên tửlại gần nhau đểtạo thành chất rắn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
SA
SA
Ù
Ù
CH THAM KHA
CH THAM KHA
Û
Û
O
O
1.Christman J. R., Fundamentals of Solid State Physics,
John Wiley & Son , 1988
2.Kittel Charles , Introduction to Solid State Physics,
Seventh Edition, John Wiley & Son Inc., 1996
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Ba
Ba

ø
ø
i 1
i 1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
1) Mạng tinh thể.
2) Cấu trúc tinh thểcủa một sốtinh thểđơn
giản.
3) Phân tích cấu trúc tinh thểbằng phương
pháp nhiễu xạtia X.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Ca
Ca
ù
ù
c
c
loa
loa
ï
ï
i
i
cha
cha
á
á
t
t
ra

ra
é
é
n
n
Vậtliệukếttinh: cácnguyêntửsắpxếptuần
hoàntrongkhônggian
•* Đơntinhthể: cácnguyêntửsắpxếptuần
hoàntrongtoànkhônggiancủavậtliệu
•* Đatinhthể: gồmnhiềutinhthểnhỏhoặc hạt
•Vậtliệuvôđònhhình: cácnguyêntửsắpxếp
khôngtuầnhoàntrongkhônggian
Đatinhthể
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA

T RA
É
É
N
N
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
I. Ca
I. Ca
á
á
u
u
tru
tru
ù
ù
c
c
tinh
tinh
the
the
å
å
=
+
Cấutrúctinhthể= mạngtinhthể+ cơsở
Tinhthểlàsựsắpxếptuầnhoàntrongkhônggiancủa
cácnguyêntửhoặcphântử
CƠ SƠ

CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
II. Ma
II. Ma
ï
ï
ng
ng
tinh
tinh

the
the
å
å
-vectơtònhtiếncơsở
cóthểchọntùyý
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
1
a

r
2
a
r
3
a
r
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
1) Mô
1) Mô
ta
ta
û
û
Ma
Ma
ï
ï
ng
ng
tinh
tinh
the
the
å
å
vectơtònhtiếncủamạngtinhthể
Tùycáchchọn
n
1

, n
2
và n
3
cóthểlàsốnguyênhoặcsốphân
v Tấtcả n
1
, n
2
và n
3
đềulàsốnguyên:
cácvectơ - vectơtònhtiếnnguyêntố
v Chỉ mộttrongcácsố n
1
, n
2
và n
3
khôngphảisốnguyên:
cácvectơ - vectơtònhtiếnđơnvò
Cách1 :
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä

T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
332211
anananT
n
r
r
r
r
++=
321
a
,
a
,
a
r
r

r
321
a
,
a
,
a
r
r
r
321
a
,
a
,
a
r
r
r
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Cách2 : Ô
nguyên
nguyêntốvàôđơnvò
Ô nguyêntốđượctạothànhtừcácvectơ
nguyêntố .
Ô đơnvò từcácvectơđơnvò .
v Ô nguyên tốchỉchứamộtnútmạng.
v Ô nguyên tốcóthểcócácdạnghìnhhọckhácnhau
nhưngluôncóthểtíchnhỏnhấtvàbằngnhau.
Mô

Mô
ta
ta
û
û
Ma
Ma
ï
ï
ng
ng
tinh
tinh
the
the
å
å
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA

CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
321
a
,
a
,
a
r
r
r
321
a
,
a
,
a
r
r
r
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
2) S
2) S

ự
ự
đ
đ
o
o
á
á
i
i
x
x
ứ
ứ
ng
ng
cu
cu
û
û
a
a
ma
ma
ï
ï
ng
ng
tinh
tinh

the
the
å
å
Yếutốđốixứng : phépbiếnđổikhônggianlàm
chomạngtinhthểtrùnglạivớichínhnó.
v Đốixứngtònhtiến
v Cáctrụcquay C
1
, C
2
, C
3
, C
4
vàC
6
.
vMặtphẳngphảnxạgươngm.
v TâmđảoI .
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY

Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
a
a
a
n
a
n
a + 2acos a
n
n
2
n
p
=a
1+2cosa
n
= sốnguyên hay 2cosa
n

= sốnguyên
cos
a
n
a
n
C
n
-1
-0,5
0
0,5
1
2
p
/2
2
p
/3
2
p
/4
2p/6
2p/1
C
2
C
3
C
4

C
6
C
1
5
5
tru
tru
ï
ï
c
c
quay
quay
trong
trong
tinh
tinh
the
the
å
å
Trụcquay cấpn:
quay quanhtrụcgóc
mạngtinhthểtrùngvớichínhnó
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Vìsao không cótrục 5 vàtrục 7 trong tinh thểchất rắn ?
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Mỗi hệtinhthểcómộttậptốithiểu
củacácyếutốđốixứng

C
1
( không)
C
2
hoặc( C
2
+ I )
3 trụcC
2
hoặc( C
2
+ I )
C
3
hoặc( C
3
+ I )
C
4
hoặc( C
4
+ I )
C
6
hoặc( C
6
+ I )
4 trụcC
3

Tam tà
Đơntà
Trựcthoi
Baphương
Bốnphương
Sáuphương
Lậpphương
SốyếutốđốixứngtốithiểuHệtinhthể
7
7
He
He
ä
ä
tinh
tinh
the
the
å
å
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
3) Ca
3) Ca
ù
ù
c
c
ma
ma
ï

ï
ng
ng
tinh
tinh
the
the
å
å
cơ
cơ
ba
ba
û
û
n
n
.
.
Ma
Ma
ï
ï
ng
ng
Bravais
Bravais
Cáchchọncácvectơ củaBravais:
1. Ô cótínhđốixứngcaonhấtcủahệmàtinh
thểđượcxếpvào.

2. Ô cósốgócvuônglớnnhấthoặcsốcạnh
bằngnhauvàsốgócbằngnhaunhiềunhất.
3. Ô cóthểtíchnhỏnhất( ônguyêntố)
Nếukhôngthểthỏamãnđồngthời3 tínhchấtđóthì
chọncácvectơ theothứtựưutiên1, 2, 3.
Chỉcó7 dạngôđơnvòcóthểdùngđểlấpđầykhônggian
củamạngtinhthể.
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
321

a
,
a
,
a
r
r
r
321
a
,
a
,
a
r
r
r
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Ma
Ma
ï
ï
ng
ng
tinh
tinh
the
the
å
å

hai
hai
chie
chie
à
à
u
u
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N

Mạng Đặcđiểmcủaô
Mạngnghiêng a
1
¹ a
2
; g ¹ 90
o
Mạnglụcgiác a
1
= a
2
; g = 120
o
Mạngvuông a
1
= a
2
; g = 90
o
Mạngchữnhật a
1
¹ a
2
; g = 90
o
Mạngchữnhậttâmmặt a
1
¹ a
2
; g = 90

o
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Tinhthểbachiều 14 ô Bravais
Hệtam tà
Hệđơn tà
Hệtrực thoi
Hệba phương
Hệbốn phương
Hệsáu phương
Hệlập phương
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Mạngtinhthểbachiều
a
1
= a
2
= a
3
;
a = b = g < 120
o
,¹90
o
Hệtam tà
Ô P
Hệđơn tà
Hệtrực thoi
Hệba phương
Hệbốn phương
Hệsáu phương

Hệlập phương
Ô P Ô C
Ô P Ô C Ô I Ô F
Ô P
Ô P Ô I
Ô P
Ô P Ô I Ô F
a
1
¹ a
2
¹ a
3
;
a¹b¹g
a
1
¹a
2
¹a
3
;
a = b = 90
o
¹g
a
1
¹a
2
¹a

3
;
a = b = g = 90
o
a
1
= a
2
¹ a
3
;
a = b = g = 90
o
a
1
= a
2
¹ a
3
;
a = b = 90
o
; g = 120
o
a
1
= a
2
= a
3

;
a = b = g = 90
o
1
a
r
2
a
r
3
a
r
1
a
r
2
a
r
a
b
g
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LP I : 2 nuùt
LP F : 4 nuùt
So
So
á
á
nu
nu

ù
ù
t
t
trong
trong
oâ
oâ
ñ
ñ
ôn
ôn
vò
vò
CÔ SÔ
CÔ SÔ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á

T RA
T RA
É
É
N
N
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Mạnglậpphươngtâmmặt
cóthểđượclấpđầybởicác
ôlậpphươnghoặcômặt
thoi.
Ô C thuộchệbốnphương
cóthểđượcmôtảbởiôP
củahệbốnphương.
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á

T RA
T RA
É
É
N
N
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
CÔ SÔ
CÔ SÔ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

CáchvẽôWigner-Seitz
Ô Wigner-Seitz của
mạnglậpphươngI
Ô
Ô
nguyên
nguyên
to
to
á
á
Wigner
Wigner
-
-
Seitz
Seitz
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA

CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É
N
N
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Vò trícủa1 nútnàócủamạng, đốivớigốctoạđộđãchọn,
đượcxácđònhbởi3 toạđộx , y , z củanó. Cáctoạđộđóđược
viếtbằng
x = h a
1
, y = k a
2
vàz = l a
3
trongđóa
1
, a
2
, a
3
làcácthôngsốcủamạngvàh, k vàllàcác
sốnguyên.
Nếulấya
1
, a

2
, a
3
làmđơnvòđộdàidọctheocáctrụccủa
mạngthìtoạđộcủanútsẽlàcácsốh, k vàl . Cácsốđóđược
gọilàchỉsốcủanútvàđượckýhiệulà[[h k l]] hay hkl.
1. Ch
1. Ch
ỉ
ỉ
so
so
á
á
Miller
Miller
cu
cu
û
û
a
a
nu
nu
ù
ù
t
t
ma
ma

ï
ï
ng
ng
tinh
tinh
the
the
å
å
CƠ SƠ
CƠ SƠ
Û
Û
VA
VA
Ä
Ä
T LY
T LY
Ù
Ù
CHA
CHA
Á
Á
T RA
T RA
É
É

N
N
4) Ch
4) Ch
ỉ
ỉ
so
so
á
á
Miller
Miller
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -