第1章 晶体结构
按照固体材料结构的有序程度特征来划分固体材料,可以把固体材料分成为晶体和非晶体两大类。常见的晶体材料有钻石、水晶、金属、石墨以及食盐等,而非晶材料有石蜡和松香等。一般来说晶体材料有固定的熔点,规则的外形等特点,而非晶材料则没有这些特点。晶体材料可分为单晶和多晶。单晶是指整个材料是原子分子层次上排列规则均匀的材料,如常见到的钻石和水晶都是单晶。而多晶是由许多小的晶体颗粒组成,如金属和陶瓷材料。
压电铁电材料都是晶体材料。最常用压电单晶材料有水晶,又称为石英晶体,其他实用的压电单晶材料还有铌酸锂,硫酸三甘氨酸。最近人们又成功地生长出了铌镁酸铅一钛酸铅单晶体,这是目前发现的压电性能最高的材料。另一大类压电是多晶材料,即压电陶瓷。单晶压电材料和多晶压电材料有各自的特点和应用范围。一般来说单晶材料质量高,但是生产成本也高。而陶瓷材料非常容易批量化生产,并且容易加工成各种所需要的形状。另外压电陶瓷材料还有很重要的一点是只有具有铁电性的材料才能用来制备压电陶瓷材料,如钛酸铅等。而不具有铁电性材料的多晶体则不具有压电性,如石英晶体只能使用单晶体来制备压电元器件。
由于晶体材料的物理性质与晶体的微观结构有密切关系,因此有必要先了解描写晶体结构的概念和方法。本章的主要内容是介绍晶体结构的周期性,引入点阵、晶体对称性、点群等基本概念和定义,最后介绍晶体中晶轴和直角坐标系选择的对应关系。
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