Wigner-Seitz胞

Wigner-Seitz胞以Eugene Wigner和Frederick Seitz命名,是用於固態物理中晶體材料研究的一種Voronoi電池。

晶體的獨特性質是它的原子排列成規則的三維陣列,稱為晶格。 歸因於晶體材料的所有特性都源於這種高度有序的結構。 這種結構表現出離散的平移對稱性。 為了模擬和研究這種周期系統,需要一個數學“手柄”來描述對稱性,並由此得出關於這種對稱性所導致的材料性質的結論。 Wigner-Seitz胞是實現這一目標的一種手段。

Wigner-Seitz胞是一個原始單元的例子,它是一個單元格,它恰好包含一個格點。 空間中的點的軌跡更接近該格點而不是任何其他格點。

像任何原始細胞一樣,Wigner-Seitz胞是晶格離散平移對稱性的基本區域。 動量空間中倒易晶格的原始單元稱為布里淵區。

基本介紹

  • 中文名:Wigner-Seitz胞
  • 外文名:Wigner–Seitz cell
定義,構建胞,一般數學概念,

定義

圍繞格點的Wigner-Seitz胞被定義為空間中更接近該格點的點的軌跡比任何其他格點的軌跡。
從數學上可以看出,Wigner-Seitz胞是跨越整個直接空間的原始細胞,沒有留下任何空隙或空洞。
倒易空間中的Wigner-Seitz胞被稱為第一個布里淵區。 它是通過繪製與連線最近格點到特定格點的線段垂直的平面,通過這些段的中點。

構建胞

胞可以通過首先挑選格點來選擇。 選擇一個點後,會將線繪製到所有附近(最近的)格點上。 在每條線的中點處,另一條線垂直於第一組線中的每條線繪製。
Wigner-Seitz原始胞的構建。Wigner-Seitz原始胞的構建。
在三維格線的情況下,在格線點之間的線的中點繪製垂直平面。 通過使用這種方法,最小面積(或體積)以這種方式被包圍,並被稱為Wigner-Seitz原始胞。 晶格內的所有區域(或空間)都將被這種類型的原始單元填充,並且不會留下間隙。

一般數學概念

體現Wigner-Seitz胞中的通用數學概念通常被稱為Voronoi單元,並且針對給定的一組點位置將平面劃分到這些單元中被稱為Voronoi圖。 雖然維格納 - 塞茨細胞本身在直接空間中並不是最重要的,但它在倒格矢空間中是非常重要的。 倒格矢空間中的Wigner-Seitz胞稱為布里淵區,其中包含有關材料是導體,半導體還是絕緣體的信息。

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