L-S润合可记原子能级用光谱项来表征(S1, S2, ..)(1, 42, ..)-(S, L)=J！光谱项符号：n2S+1Lj1总自放角动量P，总轨道角动量PLS、L、J、Mn：主量子数，与能量有关，但是与光sJL表征原子运动谱项的写法无直接联系状态的原子量总角动量P, -P,+PL子数J总磁量子数MP沿外磁场方向分量大小n2S+11n2S+1LM=2S+1表示光谱项多重性L：总角量子数，其数值为外层价电S：总自旋量子数，其值为价电子自子角量子数的失量和，即施s(其值为,)的失量和。L= 2l,>当电子数为偶数时，如两个价电子合，L的取值为：S取零或正整数0，1，L=1+2, ($+/2-1), ($+2-2) 14-121》当电子数为奇数时，S取正的半整数1/2，3/2，.L的取值范图：0,1,2,3,.相应的符号为：S,P,D,F，….n2S+1Ljn2S+11钠原子的第一激发态：(3p)In=3J：内量子数。其值为各个价电子组合得S=1/2(2S+1)=2到的总角量子数L与总自旋S的失量和。L=/= 1*J的取值范围：L>S,J的个数 2S+1=2L+S, (L+S- 1), (L+S-2),.., - SJ=3/2,1/2光谱项：32P光谱支项：32Pn和3P32+J的取值个数：由于轨道运动和自旋运动的相互作用，这两个光>若L≥S，则J有(2S+1)个值；谱支项代表两个能量有微小差异的能级状态。>若L<S，则J有(2L+1)个值。6
6 L-S偶合可记 (s1，s2，.)(l 1，l 2，.)=(S，L)=J 总自旋角动量Ps 总轨道角动量PL 总角动量PJ =Ps+PL S、L、J、MJ 表征原子运动 状态的原子量 子数 S L J 总磁量子数MJ PJ沿外磁场方向分量大小 Ø 原子能级用光谱项来表征 n2S+1LJ n：主量子数，与能量有关，但是与光 谱项的写法无直接联系 光谱项符号： S：总自旋量子数，其值为价电子自 旋s(其值为2 )的矢量和。 1 ¾当电子数为偶数时， S 取零或正整数 0，1，. ¾ 当电子数为奇数时， S 取正的半整数1/2，3/2, . n2S+1LJ M=2S+1表示光谱项多重性 L：总角量子数，其数值为外层价电 子角量子数 l 的矢量和，即 L = Σli 如两个价电子耦合，L的取值为: L = l 1+l 2,(l 1+l 2-1)，(l 1+l 2-2)，.，︱l 1-l 2︱ L的取值范围： 0, 1, 2, 3, . 相应的符号为：S, P, D, F，. n2S+1LJ J：内量子数。其值为各个价电子组合得 到的总角量子数 L与总自旋 S的矢量和。 ¾ 若L≥S，则J有(2S+1)个值； ¾ 若L＜S，则J有(2L+1)个值。 ♣ J 的取值范围： L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), ., L - S ♣ J 的取值个数： n2S+1LJ 钠原子的第一激发态 ：(3p)1 n = 3 光谱支项 ： 32P1/2 和 32P3/2 由于轨道运动和自旋运动的相互作用, 这两个光 谱支项代表两个能量有微小差异的能级状态。 L = l = 1 S = 1/2 (2S+1) = 2 J = 3/2，1/2 光谱项：32P L>S, J的个数 2S+1=2 n2S+1LJ
★原子能级图分子运动与能态+分子的总能量与能级结构Na588.996 nm(32Sin—32Ps/2)*分子轨道与电子能级Na589.593nm(32Sn-32Pin)1.分子总能量与能级结构振动能级电子能级分子总能量E=E+E+E>E：电子运动能转动能级>E：分子振动能量子化相邻谱线分不-1开：带光谱I>E：分子转动能工（双原子）分子能级（结构）示意图A、B-电子能级；P、VI-振动能级：J、F-转动能级2.电子成键理论分子轨道理论：对于两个相同的原子或电负性相差不1.原子形成分子后，电子不再定域在个别原价健理论大的原子之间的成键子内，而是在遍及整个分子范围内运动；一种认为成键电子只能在以化学键相2.每个电子都可看作是在原子核和其余电子连的两个原子间的区域内运动共同提供的势场作用下在各自的轨道（称为分子轨道）上运动另一种认为成键电子可以在整个分子的区域内运动分子轨道理论
7 Ê 原子能级图 一条谱线用两个光 谱项符号来表示 Na 588.996 nm (32S1/2－ 32P3/2 ) Na 589.593nm (32S1/2－ 32P1/2 ) 二、分子运动与能态 分子的总能量与能级结构 分子轨道与电子能级 分子总能量E = Ee +Ev +Er ¾ Ee：电子运动能 ¾ Ev：分子振动能 ¾ Er ：分子转动能 1.分子总能量与能级结构 量子化 （双原子）分子能级（结构）示意图 A、B-电子能级；V′、V′′-振动能级；J′、J′′-转动能级 振动能级 电子能级 转动能级 相邻谱线分不 开：带光谱 对于两个相同的原子或电负性相差不 大的原子之间的成键 一种认为成键电子只能在以化学键相 连的两个原子间的区域内运动 另一种认为成键电子可以在整个分子 的区域内运动 价键理论 分子轨道理论 2.电子成键理论 分子轨道理论： 1.原子形成分子后，电子不再定域在个别原 子内，而是在遍及整个分子范围内运动； 2.每个电子都可看作是在原子核和其余电子 共同提供的势场作用下在各自的轨道（称 为分子轨道）上运动
D0000成键局限在两个相邻原子之间，构成定城键，价键理论严格限定只有自放方向反键轨道:00相反的两个电子配对才1+能成键p.000统筹安排分子中电原子轨道子分布，分子具有整体性，只要满足分子轨道理论口成键轨道(al on+就道（轨道上相应的电子及成健作用分子体系总能量得分子轨道称α 电子与 α键)：键轴成固柱形对称以降低就可以成键的分于就道880007000e2p2A0分子的电子能级图：2p2p能量将分子轨道运动按能量88大小顺序排列Px.A2P.8原子轨道1.0原于粉道原子教道元航道（相应的元电子与元键）：0分子电子能级示意图分半热道(a)ar包含一个含键轴的节面。分子轨道带*"者为反键轨道（如?2s)：无"*"者为成健轨道（如2s）2.能带结构的基本类型及相关概念固体的能带结构一能带的形成禁带：“原子不同能级分裂的能带之间可能存在间，不能排电子的区城电话能隙：禁带宽度2N电子能带价带：与原子基态价电子能级相应的能带，价电子能级分离后形成的能带能级导带：与原子激发态能级相应的能带，未排满电子AE的价带2N电子→满带：能带中所有能级（态）都已被电子填满，排满电子的能带空带：能带中各能态尚无电子填充，也是导带W用-绝对零度时固体中电子占据的最高能级称为费米累子2原子N原于能级，其能量称费米能（B）。能带的形成（示意图）8
8 价键理论 分子轨道理论 成键局限在两个相邻原 子之间，构成定域键， 严格限定只有自旋方向 相反的两个电子配对才 能成键 统筹安排分子中电 子分布，分子具有 整体性，只要满足 分子体系总能量得 以降低就可以成键 σ轨道(轨道上相应的电子及成键作用 称σ电子与σ键)：键轴成圆柱形对称 的分子轨道 成键轨道 反键轨道 π轨道(相应的π电子与π键)： 包含一个含键轴的节面。 分子的电子能级图： 将分子轨道运动按能量 大小顺序排列 O2分子电子能级示意图 带“*”者为反键轨道(如σ2s*)；无“*”者为成健轨道(如σ2s) 能带的形成（示意图） 三、固体的能带结构-能带的形成 2.能带结构的基本类型及相关概念 禁带：原子不同能级分裂的能带之间可能存在间 隙,不能排电子的区域 能隙：禁带宽度 价带：与原子基态价电子能级相应的能带,价电子 能级分离后形成的能带 导带：与原子激发态能级相应的能带,未排满电子 的价带 满带：能带中所有能级（态）都已被电子填满,排 满电子的能带 空带：能带中各能态尚无电子填充，也是导带 绝对零度时固体中电子占据的最高能级称为费米 能级，其能量称费米能（EF ）
在外电场的作用下，大量共有化电子导体3.导体、半导体和绝缘体易获得能量，集体定向流动形成电流固体按导电性能的高低可以分为从能级图上来看，是因为其共有化电导体子很易从低能级跃迁到高能级上去。半导体EtE绝缘体导带早带满带因为它们的能带结构不同，导电性能不同价带导体的能带绝缘体在外电场的作用下，共有化电子很难半导体半导体的能带结构与绝缘体的接受外电场的能量，所以形不成电流能带结构类似，但是禁带很窄(△E,约0.1~2eV).E从能级图上来看，是E空带因为满带与空带之间有一导个较宽的禁带（AEg约AF3~6eV），共有化电子AE满带很难从低能级（满带）跃满带迁到高能级（空带）上半导体的能带绝缘体的能带绝缘体与半导体的击穿当外电场非常强时，它们的共有化电子还是能越过禁带跃迁到上面的空带。1.3材料结构基础（二）绝缘体导体半导体9
9 3.导体、半导体和绝缘体 因为它们的能带结构不同,导电性能不同 固体按导电性能的高低可以分为 导体 半导体 绝缘体 在外电场的作用下，大量共有化电子 易获得能量，集体定向流动形成电流 从能级图上来看，是因为其共有化电 子很易从低能级跃迁到高能级上去。 导体 E 导带 满带 价带 导带 E 导体的能带 半导体的能带结构与绝缘体的 能带结构类似, 但是禁带很窄 （ΔEg约0.1～2 eV)。 半导体 半导体的能带 E ΔEg 满带 导带 从能级图上来看，是 因为满带与空带之间有一 个较宽的禁带（ΔEg 约 3～6 eV），共有化电子 很难从低能级（满带）跃 迁到高能级（空带）上 在外电场的作用下，共有化电子很难 接受外电场的能量，所以形不成电流 绝缘体 绝缘体的能带 满带 空带 ΔEg E 绝缘体与半导体的击穿 当外电场非常强时，它们的共有化电子还是 能越过禁带跃迁到上面的空带。 绝缘体 半导体 导体 1.3 材料结构基础（二）
主要内容?晶体结构晶体结构1.掌握几个基本概念1.空间点阵，晶胞，晶体结构；阵点2.晶向指数与晶面指数；点阵（空间点阵或晶体点阵）3.千涉指数晶格倒易点阵阵胞（晶胞）1.倒易点阵的定义及其基本性质；晶体结构2.晶面间距和夹角公式晶带结构基元与点阵点实例：如何从石墨层抽取出平面点阵周期性结构小墨点为平面点降为比较二者关系，暂以石墨层石墨层作为背景，其实点阵不保留这种背景点防晶格周期性结构点阵周期性结构点阵（方框中为结构基元）。单位阵胞失量：表示形状与大小的3个失量a,b,c七个晶系，14种布拉菲点阵来描述，其长度即晶胞3个校边的长度，b与c、c与a及a与b的夹角分别记为α，β，Y.品系点阵常数布拉菲点阵+晶胞参数：6个参数，&、b、c、α、β、立方a=b=c,α-β--90°简单立方，体心立方，面心立方点阵常数四*b±c,α=β=y-90简单四方，体心四方正+科方简单正交，底心正交，体心正交 = 90*0=B=正交西心正交营方b=c,α=β=→90°简草菱方a.→c.α=p=-简单六方90°,y=120简单单斜，底心单针草价90°*简单三钟10
10 主要内容 晶体结构 1.空间点阵，晶胞，晶体结构； 2.晶向指数与晶面指数； 3.干涉指数 倒易点阵 1.倒易点阵的定义及其基本性质； 2.晶面间距和夹角公式 • 晶带 1.掌握几个基本概念 阵点 点阵（空间点阵或晶体点阵） 晶格 阵胞（晶胞） 晶体结构 晶体结构 阵点 晶格 单位阵胞矢量：表示形状与大小的3个矢量a,b,c 来描述，其长度即晶胞3个棱边的长度，b与c、c 与a及a与b的夹角分别记为α,β,γ． 晶胞参数： 6个参数， a、b、c、α、β、γ 点阵常数 七个晶系，14种布拉菲点阵 三斜 a≠b≠c ，α≠β≠γ 简单三斜 单斜 a≠b≠c, α=γ=90º≠β 简单单斜，底心单斜 简单六方 a1=a2＝a3≠c，α=β＝ 90º, γ=120º 六方 菱方 a=b=c, α=β=γ≠90º 简单菱方 简单正交，底心正交，体心正交 面心正交 a≠b≠c, α=β=γ＝90º 斜方/ 正交 a=b≠c, α=β=γ＝90º 简单四方，体心四方 四方/ 正方 立方 a=b=c， α=β=γ＝90º 简单立方，体心立方，面心立方 晶系 点阵常数 布拉菲点阵