Transcript Document

ELEMENTE DE FIZICA STĂRII CONDENSATE
1.1.Structuri cristaline
1.1.1. Stări structurale
Corpurile solide pot prezenta , în raport cu gradul de
ordonare , trei stări structurale : amorfă, mezomorfă şi
cristalină.
Starea amorfă corespunde unei distribuţii dezordonate a
particulelor în spaţiu, lipsind orice orientare şi periodicitate.
Dezordinea totală este caracteristică gazelor perfecte.
Stări mezomorfe sunt considerate drept stări
intermediare între starea cristalină şi starea amorfă. Din
această categorie fac parte şi cristalele lichide. Astfel:
- starea nematică prezintă o anumită distribuţie regulată
monodimensională a particulelor alungite şi filiforme,
- starea colesterică este creată de particule alungite şi
spiriforme care au tendinţe de a se aranja în agregate
cu axe peralele unidinensional,
- starea smectică, particulele de formă tabulară se
dispun în agregate cu feţele tabulare paralele,
reprezintă un mod de aranjare bidimensional, adică
particulele apar în plane orintate periodic, însă în interiorul
lor nu există periodicitate.
1.1.3. Principii de simetrie
Operaţiile de simetrie permit transformarea coordonatelor spaţiale fără a modifica
distanţele dintre punctele materiale. Sunt posibile patru feluri de operaţii de simetrie:
rotaţia, reflexia sau oglindirea, inversia şi translaţia. Operaţiile
de simetrie care nu modifică tipul figurii cum sunt rotaţia şi translaţia se numesc de
specia I-a, iar cele care modifică figura cum sunt reflexia şi inversia sunt de specia a IIa.
Elementele de simetrie sunt elementele geometrice faţă de care se efectuează
operaţiile de simetrie: puncte, direcţii, plane, vector de translaţie. Combinarea
elementelor de simetrie creează noi elemente de simetrie.
Grupurile spaţiale de simetrie sunt acele grupuri spaţiale care lasă un punct fix în
spaţiu. Toate transformările spaţiale posibile care lasă cristalul identic cu sine formează
grupul spaţial al cristalului.
Proprietatea caracteristică a cristalelor constă în invarianţa în raport cu
translaţiile.
însăşi: 
Operaţia de translaţie
face ca reţeaua să se suprapună cu ea




R  n1a 1  n 2 a 2  n 3a 3  R 0
Simetria de translaţie impune existenţa numai anumitor axe de rotaţie (Cn unde
n=1,2,3,4 şi 6). Mulţimea tuturor translaţiilor admisibile formează reţeaua spaţială,
denumită reţea Bravais a grupului spaţial al cristalului. Reţeaua Bravais împarte
spaţiul tridimensional în domenii asemenea, denumite celule elementare.
În cristalografie reţelele cristaline spaţiale se clasifică în
14 tipuri diferite de reţele Bravais. Celulele elementare care
conţin un singur punct material se numesc simple sau
primitive. Numărul punctelor materiale conţinute într-o
celulă neprimitivă este dat de relaţia
N  NI 
NF NC

2
8
unde NI este numărul punctelor interioare, NF numărul
punctelor situate pe feţe şi NC numărul punctelor situate în
colţuri.
Sistemul cu cea mai redusă simetrie este sistemul triclinic iar
sistemul cu cea mai mare simetrie este sistemul cubic.
1.1.4. Indicii Miller
Planele reţelei cristaline pot fi indicate prin distanţele de la
origine până la punctele unde intersectează axele de
coordonate. Inversele acestor valori, alegând parametrii ai pe
cele trei axe de coordonate drept unitate, formează indicii
planului, denumiţi indici Miller, care se notează (hkl),
În general indicii Miller (hkl) definesc o familie de plane
paralele şi echidistante (echivalente).
Crystal Directions
define a vector [h k l] between two lattice points when
the direction is negative, instead of a minus sign, use a
bar over the number.
Number of grain boundaries in film (grain size) depends on
deposition rate and substrate temperature.
generally:
- lower T => smaller grains => many boundaries
- hight T => larger grains => fewer boundaries
grain size is often proportional to film thicknes
(thinner films tend to have smaller grains)
2. line defects - dislocations
example: edge dislocation - from inserting an extra row of
atoms
distorts lattice => stresses (compression and tension)
very common: often 1010 - 1012
dislocations/ cm2 in films
form from:
- film growth process
- dislocations in substrate continuing into film
- contamination on substrate