§1-2 常见的晶体结构及其原胞、晶胞
1) 简单晶体的简单立方(simple cubic, sc) 它所构成的晶格为布喇菲格子。例如氧、硫固体。基元为单一原子结构的晶体叫简单晶体。其特点有: 三个基矢互相垂直( 亦称晶格常数。其晶胞=原胞;体积= 图1-7)
),重复间距相等,为a,;配位数(第一近邻数) =6。(见
图1-7简单立方堆积与简单立方结构单元
2) 简单晶体的体心立方 ( body-centered cubic, bcc ) , 例如,Li,K,Na,Rb,Cs,αFe,Cr,Mo,W,Ta,Ba等。其特点有:晶胞基矢 并且
,
,其惯用原胞基矢由从一顶点指向另外
三个体心点的矢量构成:(见图1-9 b)
(1-2)
其体积为 ;配位数=8;
(见图1-8)
图1-8体心立方堆积与体心立方结构单元
图1-9简单立方晶胞(a)与体心立方晶胞、惯用原胞(b)
3) 简单晶体的面心立方 ( face-centered cubic, fcc ) , 例如,Cu,Ag,Au,Ni,Pd,Pt,Ne, Ar, Xe, Rn, Ca, Sr, Al等。晶胞基矢 并且
,
每面中心有一格点, 其原胞基矢由从
一顶点指向另外三个面心点的矢量构成(见图1-10 b):
(1-3)
其体积= ;配位数=12。 ,(见图1-10)
图1-10面心立方结构(晶胞)(a)与面心立方惯用原胞(b)
4) NaCl结构(Sodium Chloride structure),复式面心立方(互为fcc),配位数=6(图1-11 a)。
表1-1 NaCl结构晶体的常数
5) CsCl结构(Cesuim Chloride structure),复式简单立方(互为sc),配位数=8(图1-11 b)。
表1-2 CsCl结构晶体的常数
图1-11 NaCl结构和CsCl结构
6) 金刚石结构(Diamond structure), 两套fcc格子相互沿对角线位移1/4处套合。如C (a=3.567?), Si(5.431 ? ), Ge(5.657 ? ), Sn(6.46 ?);配位数=4; 原胞=fcc(布喇菲格子)+两不等价的C原子(图1-12a)。
图1-12 金刚石结构和闪锌矿结构
7) 闪锌矿结构(Cubic Zinc Sulfide structure), 在金刚石结构中, 两套不等价的格子分别由不同的原子(而非C原子)占据(图1-12b)。见下表:
表1-3闪锌矿结构物质的晶体常数
GaAs两个 及 晶面方向不等价, 前者为As面而后者为Ga
面;它们在许多物理、化学性能上都不一样, 例如, 腐蚀速度就不一样。
8) 六角密堆积(hcp),由一层层互错的原子层堆而成,重复周期为二层:ABABABAB……;如Mg, Ce, Co, Zr, Zn, Gd, Cd, Y, Ti, Be, Tl, Se, Te等。其基矢
,
。 fcc也是一种紧密堆积,不同的是,fcc的重复周期
为三层: ABCABCABCABC……。配位数=12(图1-13)。
ZnS有另一种结构,即纤维锌矿结构与hcp很相似,其中A=Zn; B=S; 其配位数也是12,所不同的是,原子间距不全相等。
图1-14 钙钛矿结构 9)钙钛矿(perovskite structure)