# Crystal Structures

TIP

半导体是个好东西!

Liquid and solid are called condesed system.

TIP

读完研究生才知道什么是condesed system.

Solid can be devided as amorphous(short range order) and crystal(long range order).

  • Amorphous 没有固定的熔点。因此有熔融态。
  • Crystal 有固定的熔点。冰块。没有熔融态。

WARNING

SiO2可以是晶体也可以是非晶体吗? 是的,是玻璃的时候是非晶体。是石英的时候是晶体。好神奇。

我们关心晶体结构,我们需要一种方法来描述晶体的结构。

Space lattice: regular periodic arrangement of points in space. 然后在space lattice上面摆上东西。 Basis: atom or group of atoms.

Lattice + basis = crystal structure

現在有14種晶體結構。

形成這些晶體結構的原因是什麼? 要回答這個問題的自然地就要說到力。

# Ionic Bonding:

Between "+" and "-".

Madelung's constant

理解它,很容易的。

# Covalent Bond

共價鍵

理解共價鍵

Wavefunction的線性組合,這個世界還能再神奇一點嗎? 出人意料,情理之中。好神奇。

Covalent bond是我們在討論半導體材料種最重要的bond。Covalent bonds are very strong. 7.4 eV for diamond, 12.3 eV for SiC (carborandum).

WARNING

找找carborandum的應用,難道它比diamond更硬嗎? 原理硬不硬是和這個有關係。

# Metalic bond

很弱。電子海像是膠水,把金屬。可塑性強。移動正電子,而膠還在。

# Molecular or van der Waals Bond

弱。From dipole-dipole interaction。最有名的是水分子。H2O, 有一個氧兩個氫。 H最外圍有一個電子,O外圍還缺兩個電子。四個P軌跡的電子還缺少兩個P軌域的電子,這樣可以把它外圍的電子形成球形對稱的圓滿。這樣H和O就湊在了一起,共享電子。一個O就和兩個H配對,而H不太需要外面的電子,丟掉也沒有關係,它不介意。H和O之間的Bond一部分偏向於Covalent Bond 一部分偏向於Metalic Bond; 而Covalent Bond的成分比較多,Metalic bond的成分比較少。但是水會具有一些離子性。H有一些正電性,O有一些負電性。這樣就形成了一個Dipole。這個Dipole就會和其他的Dipole互相吸引。水裡面的Molecular bond就被成為Hydrogen bond. 當溫度夠低的時候水就可以形成晶體,約束這些分子在一起的力就是分子間的作用力。顯然不是很強的力,我們將溫度升高到0度以上就可以打斷這種力。

NaCl為什麼溶於水?

理解NaCl為什麼溶於水。理解熔融和溶於水的差別。油,裡面是碳氫鍵,不具有離子性。因此不溶於水。原來肥皂是一頭愛水一頭愛油,腳踏兩隻船。好神奇。

Dipole

什麼是Dipole?

理解

理解為什麼惰性氣體在低溫情況下可以形成晶體。

Graphite

石墨,理解。每層之間是分子間作用力。所以我們才可以用鉛筆。