较石墨和金刚石的晶体结构

较石墨和金刚石的晶体

结构

Revised as of 23 November 2020

较石墨和金刚石的晶体结构、结合键和性能。

答：金刚石晶体结构为带四面体间隙的FCC，碳原子位于FCC点阵的结合点和四个不

相邻的四面体间隙位置，碳原子之间都由共价键结合，因此金刚石硬度高，结构致密。石墨晶体结构为简单六方点阵，碳原子位于点阵结点上，同层之间由共价键结合，邻层之间由范德华力结合，因此石墨组织稀松，有一定的导电性，常用作润滑剂。

1. 单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体~单晶体．

水晶、雪花、食盐小颗粒、单晶硅、晶须

2 多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体~多晶体，其中的小晶体叫做晶粒，其边界称为晶界，多晶体有一定的熔点。各向同性

金属及合金等.

3 非晶体：没有规则的几何形状，原子在三维空间内不规则排列。长程无序，各向同性。

常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．

扩散定理

单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的物质量（扩散通量）与该物质在该面积处的浓度梯度成正比。

为扩散通量，表示扩散物质通过单位截面的流量，dC/dx为沿x方向的浓度梯度；D为原子的扩散系数。负号表示扩散由高浓度向低浓度方向进行。

层错能

金属结构在堆垛时，没有严格的按照堆垛顺序，形成堆垛层错。层错是一种晶格缺陷，它破坏了晶体的周期完整性，引起能量升高，通常把单位面积层错所增加的能量称为层错能。

层错能出现时仅表现在改变了原子的次近邻关系，几乎不产生点阵畸变。所以，层错能相对于晶界能而言是比较小的。层错能越小的金属，则层错出现的几率越大。

在层错能较高的金属如铝及铝合金、纯铁、铁素体钢（bcc）等热加工时，易发生动态回复，因为这些金属中易发生位错的交滑移及攀移。而奥氏体钢(fcc)、镁及其合金等由于层错能低，不发生位错的交滑移，所以动态再结晶成为动态软化的主要方式。

面心立方的密排面

晶体中原子的堆垛方面心立方晶格的金属: 铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ- 铁(

γ-Fe, 912℃～1394℃)

式n面心立方：密排面为{111} A BCABCABC……

点阵常数与原子半径R的关系

晶胞棱边的长度称为点阵常数或晶格常数。对立方晶系，a=b=c,点阵常数用a表示即可；对六方晶系，a1=a2=a3c,需要用a和c两个点阵常数来表示晶胞的大小。

1．面心立方：

–最密排方向<110> –即面对角线方向原子半径为

面心立方晶格

（1）晶胞中的原子数

面心立方晶体每个角上的原子只有1/8个属于这个晶胞,六个面中心的原子只有1/2属于这个晶胞,所以面心立方晶胞中的原子数为8*1/8+1/2x6=4.

（2）原子半径

在面心立方晶胞中,只有沿着晶胞六个面的对角线方向,原子是互相接触的,面对角线的长度为.它与4个原子半径的长度相等,所以面心立方晶胞的原子半径.

（3）配位数

所谓配位数是指晶体结构中与任一个原子最近的原子得数目.面心立方晶格的配位数位12.

（4）致密度

面心立方晶格的致密度为:

（5）原子密排面和密排排方向：密排面 {111}；密排方向: <110>

（6）原子堆垛方式

原子面的空隙是有三个原子所构成的,原子排列较为紧密,原子堆垛方式为abcabc.

半导体

材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降半（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、以及测温上有着广泛的应用。

。半导体材料的制造

为了满足量产上的需求，半导体的电性必须是可预测并且稳定的，因此包括掺杂物的纯度以及半导体晶格结构的品质都必须严格要求。常见的问题包括晶格的错位（dislocation）、双晶面（twins），或是堆栈错误（stacking fault）都会影响半导体材料的特性。对于一个半导体元件而言，材料晶格的缺陷通常是影响元件性能的主因。

目前用来成长高纯度半导体材料最常见的方法称为裘可制程（Czochralski process）。这种制程将一个单晶的晶种（seed）放入溶解的同材质液体中，再以旋转的方式缓缓向上拉起。在晶种被拉起时，溶质将会沿着固体和液体的接口固化，而旋转则可让溶质的温度均匀。

密排面和密排方向

不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子排列方式和排列密度不一样。

在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为{110}, 称为密排面; 原子密度最大的晶向为<111>, 称为密排方向。

在面心立方晶格中, 密排面为{111}, 密排方向为<110>。

密排六方，原子密排面和密排排方向：密排面:{0001}；密排方向:[1120]