§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( ),重复间距相等,为 a,亦称晶格常数。其晶胞=原胞;体积= ;配位数(第一近邻数) =6。(见图 1-7) 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 cu bic, 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 cu bic, 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(Sodiu m Chloride stru ctu re),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(Cesu im Chloride stru ctu re),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=3.567Å ), Si(5.431 Å ), Ge(5.657 Å ), Sn(6.46 Å ) ;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(perov skite stru ctu re)