半导体的结构

1、 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术第三章第三章 半导体发光材料晶体导论半导体发光材料晶体导论 半导体发光器件的材料主要使用半导体发光器件的材料主要使用III-VIII-V族化合物半导体单族化合物半导体单晶、三元化合物晶体或四元化合物晶体。（如：晶、三元化合物晶体或四元化合物晶体。（如：GaAsGaAs、GaPGaP、GaNGaN、GaAsPGaAsP、 InGaNInGaN 、InGaAlPInGaAlP等）等） 本章主要介绍这些晶体的结构、能带结构以及电学结构，本章主要介绍这些晶体的结构、能带结构以及电学结构，这些内容是了解、制造、测试发光材料和应用这些材料制作这些内容是了解、制造、

2、测试发光材料和应用这些材料制作发光器件的基础。发光器件的基础。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术第一节第一节 晶体结构晶体结构一、晶体的概念一、晶体的概念 晶体是指由原子、离子、分子或某些基团晶体是指由原子、离子、分子或某些基团的重心有规则排列而成的固体。的重心有规则排列而成的固体。二、晶体的特点二、晶体的特点 1 1、自限性：自发形成有规则的多面体外型、自限性：自发形成有规则的多面体外型 2 2、均匀性：周期组成相同，密度相同、均匀性：周期组成相同，密度相同 3 3、各向异性：不同方向性质不一样、各向异性：不同方向性质不一样 4 4、有固定的熔点、有固定的熔点 5 5、具有对称性、具

3、有对称性图3-1 晶体 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术三、晶体的分类三、晶体的分类晶体晶体单晶：指内部的原子都是有规则排列而成的单晶：指内部的原子都是有规则排列而成的 晶体。晶体。双晶双晶：两个同种晶体构成的非平行的规律：两个同种晶体构成的非平行的规律 连生体，又称孪晶。连生体，又称孪晶。晶簇晶簇：单晶以不同取向连在一起：单晶以不同取向连在一起多晶：从局部看是规则排列，从总体来看又多晶：从局部看是规则排列，从总体来看又 是不规则的晶体。是不规则的晶体。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术（a）水晶单晶（b）石膏双晶和晶簇（c）水晶晶簇（d）蛋白质显微照片 半半 导导 体体 照照

4、 明明 技技 术术四、空间点阵四、空间点阵 经过长期的研究，在经过长期的研究，在19世纪提出了布拉菲的世纪提出了布拉菲的空间点阵学空间点阵学说说，认为晶体的内部结构可以概括为一些相同的点子在空间，认为晶体的内部结构可以概括为一些相同的点子在空间有规则地作周期性的无限分布，这些点子代表原子、离子、有规则地作周期性的无限分布，这些点子代表原子、离子、分子或某种基团的重心，这些分子或某种基团的重心，这些点子的总称为点阵点子的总称为点阵，其结构称，其结构称为空间点阵。这些点子的位置称为为空间点阵。这些点子的位置称为结点结点。1、晶格、晶格 通过点阵中的结点，可以作许多平行的直线族和平行的通过点阵中的结

5、点，可以作许多平行的直线族和平行的晶面族，这样点阵就组成晶格。晶面族，这样点阵就组成晶格。2 2、晶胞晶胞 晶格中，含有晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶格中，含有晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。晶胞。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术Na+ ClNaCl晶体的晶格晶体的晶格NaCl晶体的晶胞晶体的晶胞划分晶胞要遵循两个原则：划分晶胞要遵循两个原则： 一是尽可能反映晶体内结构的对称性；一是尽可能反映晶体内结构的对称性； 二是尽可能小。二是尽可能小。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术7 a、b、c : 确定晶胞大小确定晶胞大小 、 、 : 确定晶胞形状确定晶胞形状晶

6、胞晶胞参数：参数：晶胞的边长与夹角晶胞的边长与夹角晶胞中各原子(分子离子)的坐标 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术3、晶胞的分类晶胞的分类 晶系晶系 晶系晶系 晶轴晶轴 轴间夹角轴间夹角 实例实例 立方立方 a = b = c = 900 Cu, NaCl 四方(正方) a = b c = 900 Sn, SiO2 正交 a b c = 900 I2, BaCO3 三角(菱形) a = b = c = 900 As, Al2O3 六角(六方) a = b c = 900， =1200 Mg,CuS 单斜 a b c = = 900 ， 900 KClO3 三斜 a b c 900 K2

7、CrO7 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术图3-2 晶胞的分类图 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术我们学习最简单的立方晶系的三种晶格类型：我们学习最简单的立方晶系的三种晶格类型：（1）简单立方晶格）简单立方晶格（2）体心立方晶格）体心立方晶格（3）面心立方晶格）面心立方晶格（1）简单立方晶格）简单立方晶格 晶胞形状是正立方体，结点分布在晶晶胞形状是正立方体，结点分布在晶胞立方体的八个角顶，共有胞立方体的八个角顶，共有8个粒子。个粒子。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术（2）体心立方晶格）体心立方晶格 晶胞形状是正立方体，结点共有晶胞形状是正立方体，结点共有9个，其中个，

8、其中8个在晶胞立方体的角顶，一个在晶胞立方体的角顶，一个在晶胞立方体的中心。个在晶胞立方体的中心。（3）面心立方晶格）面心立方晶格 晶胞形状是正立方体，结点共有晶胞形状是正立方体，结点共有14个，其中个，其中8个在晶胞立方体的角顶，个在晶胞立方体的角顶，6个个在晶胞立方体在晶胞立方体6个面的中心。个面的中心。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术1 1、晶面及晶面表示、晶面及晶面表示（1 1）晶面）晶面 通过点阵中若干结点而成通过点阵中若干结点而成的一个平面称为点阵平面，在的一个平面称为点阵平面，在晶体中称为晶体中称为晶面晶面。（2 2）晶面的表示）晶面的表示 一个晶面通常可以用一种一个晶

9、面通常可以用一种晶面指数来表示，晶面指数又晶面指数来表示，晶面指数又称称密勒（密勒（Miller）指数。）指数。 五、晶面与晶向五、晶面与晶向cbayzxABC图3-3 晶面 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶面指数的表示方法：晶面指数的表示方法：（1）在一组相互平行的晶面中任选一个晶面，取它在三个坐）在一组相互平行的晶面中任选一个晶面，取它在三个坐标轴上的截距，假设截距为标轴上的截距，假设截距为r，s，t，然后取截距的倒数，然后取截距的倒数 1/r，1/s，1/t（2）对其通分，取各个分数分母的最小公倍数作分母。）对其通分，取各个分数分母的最小公倍数作分母。（3）取通分后）取通分后3

10、个分数的分子，作为晶面的指数。如图个分数的分子，作为晶面的指数。如图3-3的的指数为指数为332。当泛指某一晶面的指数时一般用。当泛指某一晶面的指数时一般用hkl表示。表示。 点阵中平行于点阵中平行于h、k、l的一族晶面用的一族晶面用(hkl)表示。表示。注意：注意：当晶面和一晶轴平行时，则认为与该轴在无穷远处当晶面和一晶轴平行时，则认为与该轴在无穷远处相交，而无穷远的倒数为相交，而无穷远的倒数为0，所以晶面相应于这个轴的，所以晶面相应于这个轴的指数指数为为0。如：某晶面与如：某晶面与y轴平行，与轴平行，与x、z轴交于单位长度，则该晶面轴交于单位长度，则该晶面指数为指数为101 半半 导导 体

11、体 照照 明明 技技 术术xzyabc（1）截距）截距r、s、t分别为分别为3，3，5（2）1/r : 1/s : 1/t = 1/3 : 1/3 : 1/5（3）最小公倍数）最小公倍数15，（4）于是，）于是，1/r，1/s，1/t分别分别乘乘15得到得到5，5，3，因此，晶面指标为（因此，晶面指标为（553）。）。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术ZYNXCABEDMLKJFGOHn ABC晶面截距为：晶面截距为： 1/2，1/3，2/3；倒数为：倒数为：2，3，3/2；化简后（化简后（463）。）。n MHND晶面截距：晶面截距： 1， ； 倒数为：倒数为：1，0，0； 化简后（

12、化简后（100）。）。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术1，所有相互平行的晶面，其晶面指数相同，或者三个，所有相互平行的晶面，其晶面指数相同，或者三个符号均相反。可见，符号均相反。可见，晶面指数晶面指数所代表的不仅是某一晶所代表的不仅是某一晶面，而且代表着面，而且代表着一组一组相互平行的晶面。相互平行的晶面。2，晶面指数中，晶面指数中h、k、l是互质的整数。是互质的整数。3，最靠近原点的晶面与，最靠近原点的晶面与X、Y、Z坐标轴的截距为坐标轴的截距为 a/h、b/k、c/l。晶面指数特征：晶面指数特征： 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术立方晶系几组晶面及其晶面指标。立方晶系几组

13、晶面及其晶面指标。（100100）晶面表示晶面与）晶面表示晶面与a a轴相截与轴相截与b b轴、轴、c c轴平行；轴平行；（110110）晶面表示与）晶面表示与a a和和b b轴相截，与轴相截，与c c轴平行；轴平行；（111111）晶面则与）晶面则与a a、b b、c c轴相截，截距之比为轴相截，截距之比为1:1:11:1:1 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术n晶面族：晶面族： 原子排列和分布规律完全相同，仅空间位向不同的一组晶面属原子排列和分布规律完全相同，仅空间位向不同的一组晶面属于一个晶面族。用于一个晶面族。用hklhkl 表示。常存在对称性（立方晶系）高的表示。常存在对称性（

14、立方晶系）高的晶体中。晶体中。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶面族晶面族h k l中的晶面数：中的晶面数：3424！ 组，如1 2 3a）h k l三个数不等，且都三个数不等，且都00，则此晶面族中有，则此晶面族中有2424组组。每组有两个指数相反、平行的晶面每组有两个指数相反、平行的晶面 b）h k l有两个数字相等有两个数字相等 且都且都00，则有，则有1212组组c) h k l三个数相等，有三个数相等，有4 4组晶面两两平行，构成一个八面组晶面两两平行，构成一个八面体，如晶面族体，如晶面族111d）h k l 有一个为有一个为0 0，则有，则有1212组组e) e) h k

15、 l h k l 有一个为有一个为0 0，两个数字相等，两个数字相等，有六组晶面有六组晶面 两两平行，构成一个十二面体两两平行，构成一个十二面体 如晶面族如晶面族110110 又称为十二面体的面。又称为十二面体的面。 f) f) 有二个为有二个为0 0，则有，则有3 3组，如晶面族组，如晶面族100100， 又称为六面体的面又称为六面体的面 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术六、六、 晶向与晶向指标晶向与晶向指标 任意两结点的结点列称为晶向。与此晶向相对应，一定有一任意两结点的结点列称为晶向。与此晶向相对应，一定有一组相互平行而且具有同一重复周期的结点列。组相互平行而且具有同一重复周期的

16、结点列。 或者：（或者：（1）在一族相互平行的阵）在一族相互平行的阵点直线中引出过坐标原点的阵点直点直线中引出过坐标原点的阵点直线。线。（2）在该直线上任取一点，量出）在该直线上任取一点，量出坐标，并用点阵周期坐标，并用点阵周期a, b, c表示。表示。（3）将三个坐标值用同一个数乘）将三个坐标值用同一个数乘或除，划归互质整数，并加方括号。或除，划归互质整数，并加方括号。晶向的表示方法晶向的表示方法：取其中通过原点的一根结点列，求该列最近原点的结点的指数，取其中通过原点的一根结点列，求该列最近原点的结点的指数，u, v, w, 并用方括号标记并用方括号标记uvw。 半半 导导 体体 照照 明明

17、 技技 术术 晶向指数的确定晶向指数的确定1.1. 建立坐标系，结点为原点，三建立坐标系，结点为原点，三棱为方向，点阵常数为单位棱为方向，点阵常数为单位 ；2.2. 在晶向上任两点的坐标在晶向上任两点的坐标(x1,y1,z1) (x2,y2,z2)(x1,y1,z1) (x2,y2,z2)。( (若若平移晶向或坐标，让在第一点平移晶向或坐标，让在第一点在原点则下一步更简单在原点则下一步更简单) )； 3.3. 计算计算x2-x1 x2-x1 ： y2-y1 y2-y1 ： z2-z2-z1z1 ；4.4. 化成最小、整数比化成最小、整数比u u：v v：w w ；5.5. 放在方括号放在方括号

18、uvwuvw 中，不加逗中，不加逗号，负号记在上方号，负号记在上方 。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术1、红线代表的晶向由两个结点的坐标之差确定、红线代表的晶向由两个结点的坐标之差确定2、晶向指数同乘、除一个数，晶向不改变。、晶向指数同乘、除一个数，晶向不改变。如如012-0 1 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术n OA为为X轴，轴，OB为为Y轴，轴，OC为为Z轴；长度单位轴；长度单位a=b=c=1。n 确定确定OD的晶向指数：的晶向指数：n将坐标原点选在待定晶向上（将坐标原点选在待定晶向上（O点），晶向指数点），晶向指数为为111。n确定确定CE的晶向指数的晶向指数11 1

19、 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术 如图为立方晶系：如图为立方晶系： X轴、轴、Y轴、轴、Z轴；长度单位轴；长度单位a=b=c=1。例：例： OD为为 101； Om为：坐标为：坐标1/2、1、1/2；化；化简后简后121；EF为：为：11 1练习：练习： 在立方晶系中，一晶面在在立方晶系中，一晶面在x轴的截距为轴的截距为1，在，在y轴的截距轴的截距1/2，且平行于，且平行于z轴，一晶向上某点坐标为轴，一晶向上某点坐标为x=1/2，y=0，z=1，求出其晶面指数和晶向指数，并绘图示之？求出其晶面指数和晶向指数，并绘图示之？ 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶向指数还有如下规律：

20、晶向指数还有如下规律：（1 1）某一晶向指数代表一组在空间相互平行且方向一致的）某一晶向指数代表一组在空间相互平行且方向一致的所有晶向。所有晶向。 （2 2）若晶向所指的方向相反，则晶向数字相同符号相反。）若晶向所指的方向相反，则晶向数字相同符号相反。仅对立方晶系适用！仅对立方晶系适用！ 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术n立方系中立方系中OA、OB、OC边的晶向指数边的晶向指数100、010、001、100、010、001等六个晶向，由于对称关系，它们的性质等六个晶向，由于对称关系，它们的性质完全相同，用完全相同，用表示。表示。n晶向族如右图。晶向族如右图。 半半 导导 体体 照照 明

21、明 技技 术术七、七、 晶面间距晶面间距(1)晶面间距晶面间距 两相邻近平行晶面间的垂直距离两相邻近平行晶面间的垂直距离晶面间距晶面间距，用，用d dhklhkl表表示，从原点作（示，从原点作（h k lh k l）晶面的法线，则法线被最近的（）晶面的法线，则法线被最近的（h h k lk l）面所交截的距离即是。）面所交截的距离即是。通常，低指数的面间距通常，低指数的面间距较大，而高指数的晶面较大，而高指数的晶面间距则较小间距则较小晶面间距愈大，该晶面晶面间距愈大，该晶面上的原子排列愈密集；上的原子排列愈密集；晶面间距愈小，该晶面晶面间距愈小，该晶面上的原子排列愈稀疏。上的原子排列愈稀疏。

22、半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶面间距公式的推导晶面间距公式的推导coscoscoshklabcdhkl2222222coscoscoshklhkldabc 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶面位向晶面位向:cos:cos:cosh k l222coscoscos1晶面指数确定了晶面的位向和间距。晶面指数确定了晶面的位向和间距。对立方晶系对立方晶系晶面的位向是用晶面法线的位向来表示的；晶面的位向是用晶面法线的位向来表示的；空间任意直线的位向可以用它的方向余弦来表示。空间任意直线的位向可以用它的方向余弦来表示。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术hkl2adhkl22立方

23、晶系 hkl21dhklabc22正交晶系（ ） （ ） （ ）hkl21d4 hhkkl3ac222六方晶系 （）（ ）2222222coscoscoshklhkldabc 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术必须注意：必须注意：n按以上这些公式所算出的晶面间距是对简单晶胞而言的，如按以上这些公式所算出的晶面间距是对简单晶胞而言的，如为复杂晶胞（体心立方、面心立方），在计算时应考虑到晶为复杂晶胞（体心立方、面心立方），在计算时应考虑到晶面层数增加的影响。例如在体心立方或面心立方晶胞中，上面层数增加的影响。例如在体心立方或面心立方晶胞中，上下底面（下底面（001）之间还有一层同类型的晶面（

24、）之间还有一层同类型的晶面（002）故，实际）故，实际的晶面间距应为的晶面间距应为1/2d001。dhkl除以除以2的情况的情况：n对于体心立方，当对于体心立方，当h+k+L=奇数，间距除以奇数，间距除以2；n对于面心立方，当对于面心立方，当h、k、L三个数不全为奇数，或不全为偶三个数不全为奇数，或不全为偶数时，间距除以数时，间距除以2；n对于底心立方，当对于底心立方，当h+k+L=奇数，间距除以奇数，间距除以2； 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术例：立方晶胞中（例：立方晶胞中（111）晶面的晶面间距）晶面的晶面间距d111为为2.035，求其（，求其（320）晶面间距）晶面间距d32

25、0。525. 33*035. 2111111 da222lkhadhkl利用：求得: 3202223.5250.977320d于是: 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术矿物名称：石盐。矿物名称：石盐。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术化学式为：化学式为：NaCI CINa+ 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术 - Na+ 离子位于面心格子的结点位置上，离子位于面心格子的结点位置上， CI离子也离子也 位于另一套这样的格子上，后一个格子与前一个格位于另一套这样的格子上，后一个格子与前一个格 子相距子相距1/2晶棱的位移。晶棱的位移。 结构描述：结构描述：（1）立方晶系，立方晶

26、系，a0.563nm，Z4（2）Na+ CI离子键，离子键，NaCI为离子晶体为离子晶体.（3）CN+ CN- 6（4）- CI离子按立方最紧密堆积方式堆积，离子按立方最紧密堆积方式堆积， Na+离子充离子充 填于全部八面体空隙。填于全部八面体空隙。 - Na+ 离子的配位数是离子的配位数是6 ，构成，构成Na-CI八面体。八面体。NaCI 结构是由结构是由Na-CI八面体以共棱的方式相连而成八面体以共棱的方式相连而成 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术Na+CI 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术 结点的坐标为：结点的坐标为： 4 CI ： 000， 1/2 1/2 0 ， 1/

27、2 0 1/2 ， 0 1/2 1/2 4 Na+ ： 1/2 1/2 1/2 ，00 1/2 ， 0 1/2 0 ， 1/2 0 0（5）立方面心格子立方面心格子CI、 Na+各一套各一套（6）同结构晶体有：同结构晶体有：MgO、CaO、SrO、BaO、FeO、CoO 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术化学式为：化学式为： C晶体结构为：晶体结构为：立方晶系，立方晶系，a0.356nm空间格子：空间格子： C原子组成立方面心格子原子组成立方面心格子 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术C原子位于立方面心的所原子位于立方面心的所有结点位置和交替分布在有结点位置和交替分布在立方体内的四

28、个小立方体立方体内的四个小立方体的中心的中心 键型：键型： 每个每个C原子周围有四个原子周围有四个C 碳原子之间形成共价键碳原子之间形成共价键形成：形成： 自然界形成实验室合成自然界形成实验室合成性质：性质： 金刚石是金刚石是硬度最大硬度最大的矿物的矿物 具有半导体的性能和极好具有半导体的性能和极好 的导电性的导电性与金刚石结构相同的有：与金刚石结构相同的有： 硅、锗、灰锡、合成的立硅、锗、灰锡、合成的立 方氮化硼等方氮化硼等 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术3 化学式：化学式： C 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶体结构：晶体结构：六方晶系（六方晶系（2H），）， a 0.

29、146nm ， c0.670nm 三方晶系（三方晶系（3R）结构表现：结构表现：C原子组成层状排原子组成层状排 列，层内列，层内C原子成原子成 六方环状排列，每六方环状排列，每 个碳原子与三个相个碳原子与三个相 邻的碳原子之间的邻的碳原子之间的 距离为距离为0.142nm， 层与层之间的距离层与层之间的距离 为为0.335nm 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术键型：键型：层内层内为共价键，为共价键，层间层间为分子键为分子键性质：性质：碳原子有一个电子可以在碳原子有一个电子可以在层内层内移动，平行于移动，平行于层的方向层的方向具有良好的导电性。石

30、墨的具有良好的导电性。石墨的硬度低，熔点高，导电性硬度低，熔点高，导电性好。好。 石墨与金刚石属石墨与金刚石属同质多像变体同质多像变体。 晶体化学：晶体化学：Cs Cl 晶体结构晶体结构：立方晶系，：立方晶系，a0.411nm Z1 空间格子：空间格子：Cs Cl是原始格子是原始格子 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术Cl离子离子Cs离子离子配位多面体：配位多面体：在空间以在空间以共面共面形形 式连接。式连接。离子坐标：离子坐标： Cl 000 Cs1/2 1/2 1/2类似的晶体类似的晶体：CsBr，CsI， NH4Cl等等Cl离子处于立方离子处于立方 原始格子的八个原始格子的八个 角

31、顶上，角顶上，Cs离子离子 位于立方体的中位于立方体的中 心（立方体空隙）心（立方体空隙） CNCN8， 单位晶胞中有一个单位晶胞中有一个 Cl和一个和一个Cs 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术化化 学学 式：式：ZnS 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶体结构晶体结构：立方晶系，：立方晶系，a0.540nm；Z4空间格子：空间格子：立方面心格子，立方面心格子，S2离子呈立方最紧密堆积，位于离子呈立方最紧密堆积，位于 立方面心的立方面心的 结点位置，结点位置，Zn2离子交错地分布于离子交错地分布于1/8 小立方体的中心，即小立方体的中心，即1/2 的四面体空隙中。的四面体空隙中

32、。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术结构投影图结构投影图：（俯视图）用标高来表示，：（俯视图）用标高来表示，0底面；底面；25 1/4；501/2；75 3/4。（。（0100；25 125；50150是等效的）是等效的）配位数配位数： CNCN4；极性共价键，配位型共价；极性共价键，配位型共价 晶体。晶体。配位多面体配位多面体： ZnS4四面体，在空间以共顶方式相连接四面体，在空间以共顶方式相连接属于闪锌矿型结构晶体有：属于闪锌矿型结构晶体有： SiC；GaAs；AlP；InSb等。等。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术化学式：化学式： ZnS晶体结构：晶体结构： 六方晶系；

33、六方晶系； a0.382nm；c0.625nm；Z2 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术 质点坐标：质点坐标： S2： 000；2/3 1/3 1/2 Zn2：00u ； 2/3 1/3 （u1/2）空间格子：空间格子： S2按六方紧密堆积排按六方紧密堆积排列列 Zn2充填于充填于1/2的四面的四面 体体 空隙，形成六方格子。空隙，形成六方格子。配位数：配位数： CNCN4多面体多面体： ZnS4四面体共顶连接四面体共顶连接键型：键型： Zn、S为极性共价键为极性共价键属纤锌矿型结构的晶体有：属纤锌矿型结构的晶体有： BeO；ZnO；AlN等。等。 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术

34、术化学式：化学式： CaF2 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶体结构晶体结构：立方晶系，：立方晶系，a0.545nm，Z4 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术空间格子：空间格子： Ca2位于立方面心的结点位置，位于立方面心的结点位置，F位于立方体位于立方体 内八个小立方体的中心，即内八个小立方体的中心，即Ca2按立方紧密堆积按立方紧密堆积 的方式排列，的方式排列， F充填于全部四面体空隙中。充填于全部四面体空隙中。配位数：配位数： CN8；CN4多面体：多面体： 简单立方体简单立方体连接形式连接形式： CaF8之间以共棱形式连接之间以共棱形式连接晶胞组成：晶胞组成： Ca2 8

35、1/861/24； F 448性质：性质： 八面体空隙全部空着八面体空隙全部空着空洞空洞负离子扩散负离子扩散属于萤石结构的晶体有：属于萤石结构的晶体有：BaF2；PbF2；CeO2；ThO2；UO2；低温；低温ZrO2（扭曲、变形）（扭曲、变形） 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶体结构：晶体结构：其结构与萤石完全相同，只是阴阳离子的位置完其结构与萤石完全相同，只是阴阳离子的位置完 全互换，全互换， 即阳离子占据的是即阳离子占据的是F的位置，阴离子占的位置，阴离子占 据的是据的是Ca2 的位置的位置配位数：配位数： CN4；CN8晶胞组成晶胞组成：阴离子：阴离子 81/861/24 阳

36、离子阳离子 448属于反萤石结构的晶体有属于反萤石结构的晶体有： Li2O；Na2O；K2O等等 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术化学式：化学式： TiO2晶体结构：晶体结构： 四方晶系，四方晶系，a0.459nm；c0.296nm；Z2 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术格子类型：格子类型：四方原始格子。四方原始格子。Ti4位于结点位置，体心的属另一位于结点位置，体心的属另一 套格子。套格子。O2处在一些特殊位置上，处在一些特殊位置上，质点坐标：质点坐标：Ti4 ：000；1/2 1/2 1/2； O2 : uu0; (1-u)(1-u)0; (1/2+u)(1/2-u)1/2

37、; (1/2-u)(1/2+u)1/2 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶体结构：晶体结构：O2可看成是变形可看成是变形 六方密堆积，六方密堆积，Ti4 离子填充离子填充1/2的八面的八面 体空隙体空隙配位数：配位数： CN6；CN3多面体：多面体： TiO6八面体八面体连接方式：连接方式：TiO八面体以共八面体以共 棱方式连接成链，棱方式连接成链， 链与链之间以共顶链与链之间以共顶 方式相连。方式相连。与金红石结构相同的晶体有：与金红石结构相同的晶体有： SnO2；PbO2； MnO2；MoO2； WO2；MnF2； MgF2；VO2 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术10 化

38、学式：化学式： CdI2 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术晶体结构：晶体结构：三方晶系三方晶系 a0.424nm；c0.684nm； Z1 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术空间格子：空间格子：Cd2离子占有六方原始格子的结点位置，离子占有六方原始格子的结点位置，I离子离子 交叉分布于三个交叉分布于三个Cd2离子三角形中心的上下方；离子三角形中心的上下方； 相当于两层相当于两层I离子中间夹离子中间夹 一层一层Cd2离子，构成离子，构成 复合层。复合层。配位数：配位数： CN6；CN3键性：键性： 复合层于复合层之间为范德华力，呈层状结构层复合层于复合层之间为范德华力，呈层状结构层

39、 内内CdI为具有离子键的共价键，键力较强。为具有离子键的共价键，键力较强。属于碘化镉型结构的晶体：属于碘化镉型结构的晶体： Ca（OH）2；Mg（OH）2；CdI2；MgI2 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术化学式：化学式： Al2O3晶体结构：晶体结构：三方晶系；三方晶系；a0.514nm，5517；Z6 （菱面体晶胞）（菱面体晶胞） 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术空间格子：空间格子：O2离子按六方密堆积的方式排列，形成离子按六方密堆积的方式排列，形成ABAB重重 复的规律，复的规律， Al3离子充填于离子充填于2/3的八面体空隙，其分的八面体空隙，其分 布具一定的规律，

40、即离子之间的距离保持最远。布具一定的规律，即离子之间的距离保持最远。 键性：键性：具有离子键性质的共价键。具有离子键性质的共价键。性质：性质：H=9；熔点为；熔点为2050 。是构成高温耐火材料和高绝缘电。是构成高温耐火材料和高绝缘电陶瓷的主要物相。陶瓷的主要物相。属于刚玉型结构的晶体：属于刚玉型结构的晶体： Fe2O3；Cr2O3；Ti2O3；V2O3；FeTiO3 ；MgTiO3BBABAABABAAB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D E F D E F 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术钙钛矿结构的通式为钙钛矿结构的通式为ABO3 ,以以CaTiO3为例讨论其结构为例讨论其结构: Ca2+O2-Ti 4+ 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术可以看出可以看出: Ca的的CN=12 Ti的的CN=6 O的的CN=2+4=6 半半 导导 体体 照照 明明 技技 术术（1） 钙钛矿在高温时属立方晶系，钙钛矿在高温时属立方晶系，在降温时，通过某个特定在降温时，通过某个特定温度后将产生结构的畸变使立方晶格的对称性下降温度后将产生结构的畸变使立方晶格的对称性下降.（2 ） CaTiO3为离子晶体为离子晶体（3） Ca的的CN=12 Ti的的