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晶格常數(shù)（晶格中晶胞的物理尺寸）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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晶格常數(shù)

晶格中晶胞的物理尺寸

晶格常數(shù)（或稱之為點陣常數(shù)）指的就是晶胞的邊長，也就是每一個平行六面體單元的邊長，它是晶體結(jié)構(gòu)的一個重要基本參數(shù)。

晶格常數(shù)（英語：lattice constant），或稱晶格參數(shù)（英語：lattice parameter），是指晶格中晶胞的物理尺寸。

基本信息

中文名	晶格常數(shù)
別名	lattice constant
外文名	點陣常數(shù)
拼音	jīng gé cháng shù

詳細信息

在材料科學(xué)研究中，為了便于分析晶體中粒子排列，可以從晶體的點陣中取出一個具有代表性的基本單元（通常是最小的平行六面體）作為點陣的組成單元，稱為晶胞，晶胞不一定是最小的重復(fù)單元，其一般是原胞（一般認為原胞是組成晶體的最小單元）體積的整數(shù)倍。

三維空間中的晶格一般有3個晶格常數(shù)，分別用a,b和c來表示。但在立方晶體結(jié)構(gòu)這一特殊情形下，這3個常數(shù)都相等，故僅用a來表示。類似的情形還有六方晶系結(jié)構(gòu)，其中a和b這兩個常數(shù)相等，因此我們只用a和c。一族晶格常數(shù)也可合稱為晶格參數(shù)(latticeparameter)。但實際上，完整的晶格參數(shù)應(yīng)當(dāng)由3個晶格常數(shù)和3個夾角來描述。

例如，對于常見的金剛石，其晶格常數(shù)為a=3.57?(300K)。這里的晶胞是等邊結(jié)構(gòu)，但是僅從晶格常數(shù)并不能推知金剛石的實際結(jié)構(gòu)。此外，在實際應(yīng)用中，通常給出的平均晶格常數(shù)。在晶體的表面，晶格常數(shù)是受表面重建，其平均值的偏差的結(jié)果。這種偏差是特別重要的納米晶體由于表面納米晶核比大。隨著晶格常數(shù)的長度尺寸，其SI單位是米。晶格常數(shù)通常在幾埃的數(shù)量級（即零點幾納米）。晶格常數(shù)可以使用的技術(shù)，如X射線衍射和原子力顯微鏡測定。

在外延生長，晶格常數(shù)是衡量不同材料之間的結(jié)構(gòu)相容性。晶格常數(shù)匹配的其他材料的薄層的材料的成長很重要；當(dāng)常數(shù)不同，菌株引入層，防止厚層外延生長無缺陷。

晶格匹配

匹配兩個不同半導(dǎo)體材料之間的晶格結(jié)構(gòu)，使帶隙變化可形成在材料中沒有引入晶體結(jié)構(gòu)改變的一個區(qū)域。這允許建設(shè)先進的發(fā)光二極管和激光二極管。

例如，砷化鎵，砷化鋁鎵砷化鋁，并有幾乎相等的晶格常數(shù)，使得它可以幾乎任意一層一層的生長。

格的分級

通常，在以前的電影或襯底上生長的薄膜的不同材料的選擇匹配現(xiàn)有層常數(shù)的晶格來減小薄膜應(yīng)力。

另一種方法是通過控制改變等級的合金比在薄膜生長期間從一個值到另一個晶格常數(shù)。分級層的開始會有一個比匹配的基礎(chǔ)晶格和在層生長結(jié)束合金將比賽所需的最終格下面的層被沉積。

合金中的變化率必須通過稱量層應(yīng)變確定的刑罰，因此，缺陷密度，對外延工具的時間成本。

例如，磷化銦鎵層的帶隙1.9eV以上可以在砷化鎵晶片生長指數(shù)分級。

問題

計算未知物質(zhì)的晶格常數(shù)？

對于立方體結(jié)構(gòu)，在粉末樣品中加入少量衍射本身高的物質(zhì)，如Si粉，精確地測量與某個硅峰較接近的一個樣品峰，計算出兩個峰的衍射角，再查一下PDF卡片上硅峰的正確衍射角，加上測量值與標準值之差，就得到精確的無儀器誤差的衍射峰，再按晶體學(xué)計算公式就可以計算出來點陣常數(shù)了。非立方結(jié)構(gòu)就麻煩多了?；旧蠠o法用這種方法來計算。而且，這種計算還是含有誤差的，因為只有當(dāng)衍射角等于90時才無系統(tǒng)誤差。如果用軟件，如JADE，則要用完全相同的實驗條件來測量一個純硅樣和樣品的衍射譜全譜，按軟件的方法去掉儀器誤差再用全譜擬合的辦法來得到精修的結(jié)果。后一種方法可以分別計算多相樣品中各不同的相的晶胞參數(shù)。由于測量的是全譜，對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的相也可以計算。但精度明顯不如單相的結(jié)果。

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