们具有相同的晶格结构,这一节先介缗儿个最當遘到的典型的晶 格结构的头例 把品格设思成为原子球的想则堆积,有助手比铰直观地理解 晶裕的组成 相关知识 1-1示意出在一个面,原球规则排列的一种最筒单 的形式,可以形象地称为正方排列.如果把这样的原子层叠起来, 各层的球完全对应,就形成所谓籥单立方品格,没有实际的品体 具有简单立方晶格的銬构,但是一些览复杂的龉格可以在简单立 方晶格基础上加以分析.简单立方鼎格的原子球心显然形成一个 三维的立方格子的结构,往往用图1-2的形式表示这种品格结构, 它表示出这个格子的一个典型单元,用黑圆点表示原子球,黑圆点 罔1-1原子球的正方排列 图1-2箔单立方婚格的典型单元 所在的位置就是原子球心的位置,整个晶格可以看做是这样一个 典型单元沿着三个方向重复排列构成的结果 图1-3中画出了体心立方晶格的典型单元,可以看出除了在立 方体的顶角位置有原子以外,在体心位置还有一个原子.在每 层内原子球仍然是正方排列,单立方晶格的区别在于层与层 堆积的方式不同.体心立方晶格的堆积方式是上而一层原子珠心 对l下面→层的球照,如图1-4中所示意。如我们把某一层子 球心的排列位置用A标记;共球隙的排列位置,也就是上面一层原 子球心的排列位置,用B标记,体心立方晶格中正方排列原子层之 间的堆积方式可以表示为
4B 433 4B3 4=0.31 ro 图1-3体心立方晶格的典型单元图1-4瘁心立方品格的堆积方式 应指岀侬是体心立方晶格中A层中原子球的距离应该等于A-A 层之间的距离,为了保证这一点,正方排列的原子球并不是紧密靠 在一起的,很容易证明,间隙A=0.31r0,为原子球的半径.有 相当多的金属如L、Na、K、Rb、Cs、Fe等,具有体心立方晶格结 构 阁1-5表示原子球在一个平面内最紧密排列的方式,称为密排 面.把密排面叠起来可以形成願子球最紧密堆积的品格.为了堆 积最紧密,在堆积吋把一层的球心对另一层的球隙.细分析 就会现,这样实际上可以形成两种不同的最紧密的品格排列 首光我们注惫到,密排原子层的间陳可以分成两套,在图1-5中把 它们分别男实线和虚线圆圈标出。如果把某一层原子球心的排列 位置用A标记;把套球隙的排列位置分别用B和C标记.两种密 拼晶格密排层之间的堆积方式可以表示为 ABAB AB…… ABCABC ABC…… 前一种晶格称为六角密排晶格,典型单元如图1-6所示,上、下两个 底面为层,中间的三个原子表示B层.后一种晶格称为立方密排
尊重 图1-5原子球的密排面 B 图1-6六角密排品格的典型单元 Ca s 囝1-7面心立方最格的典型单元
品格,或面心立方品格.图17(a)表示这种品格的典型单元,它和 筒单立方相似,但在每个立方面中心有一个原子,图1-7(b)表示 面心立方晶格的原子密排j,若假定图中两个阴影面分别为B 层和C层,则不在阴影面上、顶角上的原子则表示A层.很多金属 元秦共有两种密排结构之一,例如Cu、Ag、A、Al具有面心立方 晶格结构Be、Mg、Zn、Cd则具有六角密排品格结构 巾碳原子形成的金刚石晶格是另一个重要的基本晶格结构 它的典型单元往往用图1-8表示由面心立友单元的中心到顶角引 8条对角线,在其中互不相邻的4条对角线的中点,各加一个原子 就得到态刺石晶格结构.这个结构的一个重要特点是:每个原子 有4个最近邻,它们正好在一个正四面体的顶角位置,如图1-8所 示.除金刚石外,重要的半导体材料硅和锗也具有这种晶格结构 > 图I-8金酬石晶格结构的典型单元图1-9NaCl品袼结构的典型单元 以上介绍的都是同一种原子组成的元素品体,下面介绍几种 化合物晶体的结构 最熟知的是岩盐NaCl结构,它好象是一个简单立方晶格,但 每一行上相间地排列着还的和负的离子Na+和C,如图1-9所示 碱金属Li、Na、K、Rb和卤族元素F、CI、Br的化合物都熙有
NaC1晶格结构 另一种基本的化合物晶格结构是CsC晶格如图1-10所示 它和体心立方相仿,只是体心位置为一种离子,顶角若另一种离 子,如果把整个晶格画出来,体心位置和顶角位置实于完全阵 效,各占一半,正好容纳数目相等的正、负离子, 闪铲矿ZnS的晶格是另一科常见的化合物晶格结构.它与金 刚石晶格结构相仿,只要在金刚石晶格立方单元的对角线位岩! 放一种原子,在面心立方位置上放另一种原子,就得到锌矿鼎饴 结构,很多Ⅲ族元素和V族元素的化合物,例如GaAS、InSb都 县有闪锌矿品格结构 以上都是一些常见的典型的品格结构,熟悉这些结构不仅有 助于了解下面的讨论,而且在实际中也是很有用的 图1-10CsCl品格结构鹩典型单元 §1-2·晶格的周期性 所有晶格的共同特点是具有周期性,下面用一个典型单元来 表示各种晶格结构便体现了这一基本特点.通常用原胞和基矢来 描述晶格的周期性。所谓晶格的原胞是指一个晶格最小的周期性