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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(shí)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(diǎn)陣常數(shù)）指的就是晶胞的邊長，也就是每一個(gè)平行六面體單元的邊長，它是晶體結(jié)構(gòu)的一個(gè)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(diǎn)陣常數(shù)
拼音	jīng gé cháng shù

詳細(xì)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(diǎn)陣中取出一個(gè)具有代表性的基本單元（通常是最小的平行六面體）作為點(diǎn)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(rèn)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)際上，完整的晶格參數(shù)應(yīng)當(dāng)由3個(gè)晶格常數(shù)和3個(gè)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(shí)際結(jié)構(gòu)。此外，在實(shí)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(diǎn)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(gè)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(gè)區(qū)域。這允許建設(shè)先進(jìn)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(gè)值到另一個(gè)晶格常數(shù)。分級層的開始會(huì)有一個(gè)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(shí)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(jì)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(gè)硅峰較接近的一個(gè)樣品峰，計(jì)算出兩個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算公式就可以計(jì)算出來點(diǎn)陣常數(shù)了。非立方結(jié)構(gòu)就麻煩多了。基本上無法用這種方法來計(jì)算。而且，這種計(jì)算還是含有誤差的，因?yàn)橹挥挟?dāng)衍射角等于90時(shí)才無系統(tǒng)誤差。如果用軟件，如JADE，則要用完全相同的實(shí)驗(yàn)條件來測量一個(gè)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(jì)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(jì)算。但精度明顯不如單相的結(jié)果。

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