Твёрдые материалы по структуре могут быть монокристаллическими, поликристаллическими, аморфными и смешанными

Квант - фонон

Коллективные колебания громадного числа частиц, составляющих твердое тело, - это тоже самое что волны определенной длины в твердом теле - например звуковые волны. Если вывести любой атом из положения равновесия, то возмущение будет распространяться по телу со скоростью звука. Стало быть, тепловое движение в твердом теле можно рассматривать как распространение звуковых волн. Но всякая волна состоит из квантов. У световой волны это фотоны, у звуковой - фононы.

Фотоны - настоящие частицы, вполне равноправные с другими элементарными частицами. Фононы - квазичастицы. Настоящую материализованную частицу можно было бы изъять из кристалла (пример - свечение светодиода) и поселить где-нибудь в ином месте, например в ином кристалле. Фонон из кристалла "вынуть" нельзя, ведь фонон - это движение атомов кристалла.

С этой точки зрения твердое тело можно уподобить ящику, заполненному фононным газом - газом квазичастиц. Фононы, как частицы обычного газа, движутся от стенки к стенке, сталкиваясь друг с другом и с электронами. Здесь обнаруживается связь между электрическим сопротивлением и колебаниями атомов. Электроны рассеиваются на фононах, возбуждаемых при тепловом движении кристаллической решетки. Фононов тем больше, чем интенсивнее тепловое движение атомов, то есть чем выше температура. Следовательно, если сопротивление движению е^- вызвано столкновением электронов с фононами, то оно также должно быть пропорционально температуре. Но это справедливо только при достаточно высоких T ⁰К. Ведь по смыслу квантовой теории число фононов не может быть меньше единицы. Для определения числа фононов в твердом теле используют температуру Дебая .

Монокристаллы — это однородные анизотропные тела, которые характеризуются правильным порядком в расположении атомов во всем объеме и состоят из периодически повторяющихся одинаковых кристаллических ячеек. Таким образом, монокристаллы состоят из отдельных частиц одного или разных сортов, расположенных на определённых расстояниях друг от друга в строго определённом порядке. Кристалл построен из одинаковых практически бесконечно повторяющихся ячеек. Каждая такая кристаллическая ячейка характеризуется определённой конфигурацией входящих в неё частиц. Совокупность кристаллических ячеек образует то, что называется кристаллической решёткой.

Кристаллы – это равновесное состояние твёрдых тел. Монокристаллы имеют форму правильных многогранников. Эта форма – следствие упорядоченного расположения в кристалле атомов, образующих трёхмерно–периодическую пространственную укладку – кристаллическую решётку.

Каждому химическому веществу, находящемуся при данных т/д–х условиях (температуре, давлении и т.д.) в кристаллическом состоянии соответствует определённая кристаллическая атомная структура. Для кристаллов характерны та или иная симметрия ат. структуры, соответствующая ей макроскопическая симметрия внешней формы, а также анизотропия физических свойств.

Основные параметры кристаллов.

При описании структур кристаллов пользуются следующими терминами (параметрами):