1、 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術第三章第三章 半導體發光材料晶體導論半導體發光材料晶體導論 半導體發光器件的材料主要使用半導體發光器件的材料主要使用III-VIII-V族化合物半導體單族化合物半導體單晶、三元化合物晶體或四元化合物晶體。（如：晶、三元化合物晶體或四元化合物晶體。（如：GaAsGaAs、GaPGaP、GaNGaN、GaAsPGaAsP、 InGaNInGaN 、InGaAlPInGaAlP等）等） 本章主要介紹這些晶體的結構、能帶結構以及電學結構，本章主要介紹這些晶體的結構、能帶結構以及電學結構，這些內容是了解、制造、測試發光材料和應用這些材料制作這些內容是了解、制造、

2、測試發光材料和應用這些材料制作發光器件的基礎。發光器件的基礎。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術第一節第一節 晶體結構晶體結構一、晶體的概念一、晶體的概念 晶體是指由原子、離子、分子或某些基團晶體是指由原子、離子、分子或某些基團的重心有規則排列而成的固體。的重心有規則排列而成的固體。二、晶體的特點二、晶體的特點 1 1、自限性：自發形成有規則的多面體外型、自限性：自發形成有規則的多面體外型 2 2、均勻性：周期組成相同，密度相同、均勻性：周期組成相同，密度相同 3 3、各向異性：不同方向性質不一樣、各向異性：不同方向性質不一樣 4 4、有固定的熔點、有固定的熔點 5 5、具有對稱性、具

3、有對稱性圖3-1 晶體 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術三、晶體的分類三、晶體的分類晶體晶體單晶：指內部的原子都是有規則排列而成的單晶：指內部的原子都是有規則排列而成的 晶體。晶體。雙晶雙晶：兩個同種晶體構成的非平行的規律：兩個同種晶體構成的非平行的規律 連生體，又稱孿晶。連生體，又稱孿晶。晶簇晶簇：單晶以不同取向連在一起：單晶以不同取向連在一起多晶：從局部看是規則排列，從總體來看又多晶：從局部看是規則排列，從總體來看又 是不規則的晶體。是不規則的晶體。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術（a）水晶單晶（b）石膏雙晶和晶簇（c）水晶晶簇（d）蛋白質顯微照片 半半 導導 體體 照照

4、 明明 技技 術術四、空間點陣四、空間點陣 經過長期的研究，在經過長期的研究，在19世紀提出了布拉菲的世紀提出了布拉菲的空間點陣學空間點陣學說說，認為晶體的內部結構可以概括為一些相同的點子在空間，認為晶體的內部結構可以概括為一些相同的點子在空間有規則地作周期性的無限分布，這些點子代表原子、離子、有規則地作周期性的無限分布，這些點子代表原子、離子、分子或某種基團的重心，這些分子或某種基團的重心，這些點子的總稱為點陣點子的總稱為點陣，其結構稱，其結構稱為空間點陣。這些點子的位置稱為為空間點陣。這些點子的位置稱為結點結點。1、晶格、晶格 通過點陣中的結點，可以作許多平行的直線族和平行的通過點陣中的結

5、點，可以作許多平行的直線族和平行的晶面族，這樣點陣就組成晶格。晶面族，這樣點陣就組成晶格。2 2、晶胞晶胞 晶格中，含有晶體結構中具有代表性的最小重復單位叫晶格中，含有晶體結構中具有代表性的最小重復單位叫晶胞。晶胞。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術Na+ ClNaCl晶體的晶格晶體的晶格NaCl晶體的晶胞晶體的晶胞劃分晶胞要遵循兩個原則：劃分晶胞要遵循兩個原則： 一是盡可能反映晶體內結構的對稱性；一是盡可能反映晶體內結構的對稱性； 二是盡可能小。二是盡可能小。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術7 a、b、c : 確定晶胞大小確定晶胞大小 、 、 : 確定晶胞形狀確定晶胞形狀晶

6、胞晶胞參數：參數：晶胞的邊長與夾角晶胞的邊長與夾角晶胞中各原子(分子離子)的坐標 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術3、晶胞的分類晶胞的分類 晶系晶系 晶系晶系 晶軸晶軸 軸間夾角軸間夾角 實例實例 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 單斜 a b c = = 900 ， 900 KClO3 三斜 a b c 900 K2

7、CrO7 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術圖3-2 晶胞的分類圖 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術我們學習最簡單的立方晶系的三種晶格類型：我們學習最簡單的立方晶系的三種晶格類型：（1）簡單立方晶格）簡單立方晶格（2）體心立方晶格）體心立方晶格（3）面心立方晶格）面心立方晶格（1）簡單立方晶格）簡單立方晶格 晶胞形狀是正立方體，結點分布在晶晶胞形狀是正立方體，結點分布在晶胞立方體的八個角頂，共有胞立方體的八個角頂，共有8個粒子。個粒子。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術（2）體心立方晶格）體心立方晶格 晶胞形狀是正立方體，結點共有晶胞形狀是正立方體，結點共有9個，其中個，

8、其中8個在晶胞立方體的角頂，一個在晶胞立方體的角頂，一個在晶胞立方體的中心。個在晶胞立方體的中心。（3）面心立方晶格）面心立方晶格 晶胞形狀是正立方體，結點共有晶胞形狀是正立方體，結點共有14個，其中個，其中8個在晶胞立方體的角頂，個在晶胞立方體的角頂，6個個在晶胞立方體在晶胞立方體6個面的中心。個面的中心。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術1 1、晶面及晶面表示、晶面及晶面表示（1 1）晶面）晶面 通過點陣中若干結點而成通過點陣中若干結點而成的一個平面稱為點陣平面，在的一個平面稱為點陣平面，在晶體中稱為晶體中稱為晶面晶面。（2 2）晶面的表示）晶面的表示 一個晶面通常可以用一種一個晶

9、面通常可以用一種晶面指數來表示，晶面指數又晶面指數來表示，晶面指數又稱稱密勒（密勒（Miller）指數。）指數。 五、晶面與晶向五、晶面與晶向cbayzxABC圖3-3 晶面 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶面指數的表示方法：晶面指數的表示方法：（1）在一組相互平行的晶面中任選一個晶面，取它在三個坐）在一組相互平行的晶面中任選一個晶面，取它在三個坐標軸上的截距，假設截距為標軸上的截距，假設截距為r，s，t，然后取截距的倒數，然后取截距的倒數 1/r，1/s，1/t（2）對其通分，取各個分數分母的最小公倍數作分母。）對其通分，取各個分數分母的最小公倍數作分母。（3）取通分后）取通分后3

10、個分數的分子，作為晶面的指數。如圖個分數的分子，作為晶面的指數。如圖3-3的的指數為指數為332。當泛指某一晶面的指數時一般用。當泛指某一晶面的指數時一般用hkl表示。表示。 點陣中平行于點陣中平行于h、k、l的一族晶面用的一族晶面用(hkl)表示。表示。注意：注意：當晶面和一晶軸平行時，則認為與該軸在無窮遠處當晶面和一晶軸平行時，則認為與該軸在無窮遠處相交，而無窮遠的倒數為相交，而無窮遠的倒數為0，所以晶面相應于這個軸的，所以晶面相應于這個軸的指數指數為為0。如：某晶面與如：某晶面與y軸平行，與軸平行，與x、z軸交于單位長度，則該晶面軸交于單位長度，則該晶面指數為指數為101 半半 導導 體

11、體 照照 明明 技技 術術xzyabc（1）截距）截距r、s、t分別為分別為3，3，5（2）1/r : 1/s : 1/t = 1/3 : 1/3 : 1/5（3）最小公倍數）最小公倍數15，（4）于是，）于是，1/r，1/s，1/t分別分別乘乘15得到得到5，5，3，因此，晶面指標為（因此，晶面指標為（553）。）。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術ZYNXCABEDMLKJFGOHn ABC晶面截距為：晶面截距為： 1/2，1/3，2/3；倒數為：倒數為：2，3，3/2；化簡后（化簡后（463）。）。n MHND晶面截距：晶面截距： 1， ； 倒數為：倒數為：1，0，0； 化簡后（

12、化簡后（100）。）。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術1，所有相互平行的晶面，其晶面指數相同，或者三個，所有相互平行的晶面，其晶面指數相同，或者三個符號均相反。可見，符號均相反。可見，晶面指數晶面指數所代表的不僅是某一晶所代表的不僅是某一晶面，而且代表著面，而且代表著一組一組相互平行的晶面。相互平行的晶面。2，晶面指數中，晶面指數中h、k、l是互質的整數。是互質的整數。3，最靠近原點的晶面與，最靠近原點的晶面與X、Y、Z坐標軸的截距為坐標軸的截距為 a/h、b/k、c/l。晶面指數特征：晶面指數特征： 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術立方晶系幾組晶面及其晶面指標。立方晶系幾組

13、晶面及其晶面指標。（100100）晶面表示晶面與）晶面表示晶面與a a軸相截與軸相截與b b軸、軸、c c軸平行；軸平行；（110110）晶面表示與）晶面表示與a a和和b b軸相截，與軸相截，與c c軸平行；軸平行；（111111）晶面則與）晶面則與a a、b b、c c軸相截，截距之比為軸相截，截距之比為1:1:11:1:1 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術n晶面族：晶面族： 原子排列和分布規律完全相同，僅空間位向不同的一組晶面屬原子排列和分布規律完全相同，僅空間位向不同的一組晶面屬于一個晶面族。用于一個晶面族。用hklhkl 表示。常存在對稱性（立方晶系）高的表示。常存在對稱性（

14、立方晶系）高的晶體中。晶體中。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶面族晶面族h k l中的晶面數：中的晶面數：3424！ 組，如1 2 3a）h k l三個數不等，且都三個數不等，且都00，則此晶面族中有，則此晶面族中有2424組組。每組有兩個指數相反、平行的晶面每組有兩個指數相反、平行的晶面 b）h k l有兩個數字相等有兩個數字相等 且都且都00，則有，則有1212組組c) h k l三個數相等，有三個數相等，有4 4組晶面兩兩平行，構成一個八面組晶面兩兩平行，構成一個八面體，如晶面族體，如晶面族111d）h k l 有一個為有一個為0 0，則有，則有1212組組e) e) h k

15、 l h k l 有一個為有一個為0 0，兩個數字相等，兩個數字相等，有六組晶面有六組晶面 兩兩平行，構成一個十二面體兩兩平行，構成一個十二面體 如晶面族如晶面族110110 又稱為十二面體的面。又稱為十二面體的面。 f) f) 有二個為有二個為0 0，則有，則有3 3組，如晶面族組，如晶面族100100， 又稱為六面體的面又稱為六面體的面 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術六、六、 晶向與晶向指標晶向與晶向指標 任意兩結點的結點列稱為晶向。與此晶向相對應，一定有一任意兩結點的結點列稱為晶向。與此晶向相對應，一定有一組相互平行而且具有同一重復周期的結點列。組相互平行而且具有同一重復周期的

16、結點列。 或者：（或者：（1）在一族相互平行的陣）在一族相互平行的陣點直線中引出過坐標原點的陣點直點直線中引出過坐標原點的陣點直線。線。（2）在該直線上任取一點，量出）在該直線上任取一點，量出坐標，并用點陣周期坐標，并用點陣周期a, b, c表示。表示。（3）將三個坐標值用同一個數乘）將三個坐標值用同一個數乘或除，劃歸互質整數，并加方括號。或除，劃歸互質整數，并加方括號。晶向的表示方法晶向的表示方法：取其中通過原點的一根結點列，求該列最近原點的結點的指數，取其中通過原點的一根結點列，求該列最近原點的結點的指數，u, v, w, 并用方括號標記并用方括號標記uvw。 半半 導導 體體 照照 明明

17、 技技 術術 晶向指數的確定晶向指數的確定1.1. 建立坐標系，結點為原點，三建立坐標系，結點為原點，三棱為方向，點陣常數為單位棱為方向，點陣常數為單位 ；2.2. 在晶向上任兩點的坐標在晶向上任兩點的坐標(x1,y1,z1) (x2,y2,z2)(x1,y1,z1) (x2,y2,z2)。( (若若平移晶向或坐標，讓在第一點平移晶向或坐標，讓在第一點在原點則下一步更簡單在原點則下一步更簡單) )； 3.3. 計算計算x2-x1 x2-x1 ： y2-y1 y2-y1 ： z2-z2-z1z1 ；4.4. 化成最小、整數比化成最小、整數比u u：v v：w w ；5.5. 放在方括號放在方括號

18、uvwuvw 中，不加逗中，不加逗號，負號記在上方號，負號記在上方 。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術1、紅線代表的晶向由兩個結點的坐標之差確定、紅線代表的晶向由兩個結點的坐標之差確定2、晶向指數同乘、除一個數，晶向不改變。、晶向指數同乘、除一個數，晶向不改變。如如012-0 1 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術n OA為為X軸，軸，OB為為Y軸，軸，OC為為Z軸；長度單位軸；長度單位a=b=c=1。n 確定確定OD的晶向指數：的晶向指數：n將坐標原點選在待定晶向上（將坐標原點選在待定晶向上（O點），晶向指數點），晶向指數為為111。n確定確定CE的晶向指數的晶向指數11 1

19、 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術 如圖為立方晶系：如圖為立方晶系： X軸、軸、Y軸、軸、Z軸；長度單位軸；長度單位a=b=c=1。例：例： OD為為 101； Om為：坐標為：坐標1/2、1、1/2；化；化簡后簡后121；EF為：為：11 1練習：練習： 在立方晶系中，一晶面在在立方晶系中，一晶面在x軸的截距為軸的截距為1，在，在y軸的截距軸的截距1/2，且平行于，且平行于z軸，一晶向上某點坐標為軸，一晶向上某點坐標為x=1/2，y=0，z=1，求出其晶面指數和晶向指數，并繪圖示之？求出其晶面指數和晶向指數，并繪圖示之？ 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶向指數還有如下規律：

20、晶向指數還有如下規律：（1 1）某一晶向指數代表一組在空間相互平行且方向一致的）某一晶向指數代表一組在空間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，則晶向數字相同符號相反。）若晶向所指的方向相反，則晶向數字相同符號相反。僅對立方晶系適用！僅對立方晶系適用！ 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術n立方系中立方系中OA、OB、OC邊的晶向指數邊的晶向指數100、010、001、100、010、001等六個晶向，由于對稱關系，它們的性質等六個晶向，由于對稱關系，它們的性質完全相同，用完全相同，用表示。表示。n晶向族如右圖。晶向族如右圖。 半半 導導 體體 照照 明

21、明 技技 術術七、七、 晶面間距晶面間距(1)晶面間距晶面間距 兩相鄰近平行晶面間的垂直距離兩相鄰近平行晶面間的垂直距離晶面間距晶面間距，用，用d dhklhkl表表示，從原點作（示，從原點作（h k lh k l）晶面的法線，則法線被最近的（）晶面的法線，則法線被最近的（h h k lk l）面所交截的距離即是。）面所交截的距離即是。通常，低指數的面間距通常，低指數的面間距較大，而高指數的晶面較大，而高指數的晶面間距則較小間距則較小晶面間距愈大，該晶面晶面間距愈大，該晶面上的原子排列愈密集；上的原子排列愈密集；晶面間距愈小，該晶面晶面間距愈小，該晶面上的原子排列愈稀疏。上的原子排列愈稀疏。

22、半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶面間距公式的推導晶面間距公式的推導coscoscoshklabcdhkl2222222coscoscoshklhkldabc 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶面位向晶面位向:cos:cos:cosh k l222coscoscos1晶面指數確定了晶面的位向和間距。晶面指數確定了晶面的位向和間距。對立方晶系對立方晶系晶面的位向是用晶面法線的位向來表示的；晶面的位向是用晶面法線的位向來表示的；空間任意直線的位向可以用它的方向余弦來表示。空間任意直線的位向可以用它的方向余弦來表示。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術hkl2adhkl22立方

23、晶系 hkl21dhklabc22正交晶系（ ） （ ） （ ）hkl21d4 hhkkl3ac222六方晶系 （）（ ）2222222coscoscoshklhkldabc 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術必須注意：必須注意：n按以上這些公式所算出的晶面間距是對簡單晶胞而言的，如按以上這些公式所算出的晶面間距是對簡單晶胞而言的，如為復雜晶胞（體心立方、面心立方），在計算時應考慮到晶為復雜晶胞（體心立方、面心立方），在計算時應考慮到晶面層數增加的影響。例如在體心立方或面心立方晶胞中，上面層數增加的影響。例如在體心立方或面心立方晶胞中，上下底面（下底面（001）之間還有一層同類型的晶面（

24、）之間還有一層同類型的晶面（002）故，實際）故，實際的晶面間距應為的晶面間距應為1/2d001。dhkl除以除以2的情況的情況：n對于體心立方，當對于體心立方，當h+k+L=奇數，間距除以奇數，間距除以2；n對于面心立方，當對于面心立方，當h、k、L三個數不全為奇數，或不全為偶三個數不全為奇數，或不全為偶數時，間距除以數時，間距除以2；n對于底心立方，當對于底心立方，當h+k+L=奇數，間距除以奇數，間距除以2； 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術例：立方晶胞中（例：立方晶胞中（111）晶面的晶面間距）晶面的晶面間距d111為為2.035，求其（，求其（320）晶面間距）晶面間距d32

25、0。525. 33*035. 2111111 da222lkhadhkl利用：求得: 3202223.5250.977320d于是: 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術礦物名稱：石鹽。礦物名稱：石鹽。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術化學式為：化學式為：NaCI CINa+ 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術 - Na+ 離子位于面心格子的結點位置上，離子位于面心格子的結點位置上， CI離子也離子也 位于另一套這樣的格子上，后一個格子與前一個格位于另一套這樣的格子上，后一個格子與前一個格 子相距子相距1/2晶棱的位移。晶棱的位移。 結構描述：結構描述：（1）立方晶系，立方晶

26、系，a0.563nm，Z4（2）Na+ CI離子鍵，離子鍵，NaCI為離子晶體為離子晶體.（3）CN+ CN- 6（4）- CI離子按立方最緊密堆積方式堆積，離子按立方最緊密堆積方式堆積， Na+離子充離子充 填于全部八面體空隙。填于全部八面體空隙。 - Na+ 離子的配位數是離子的配位數是6 ，構成，構成Na-CI八面體。八面體。NaCI 結構是由結構是由Na-CI八面體以共棱的方式相連而成八面體以共棱的方式相連而成 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術Na+CI 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術 結點的坐標為：結點的坐標為： 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）同結構晶體有：同結構晶體有：MgO、CaO、SrO、BaO、FeO、CoO 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術化學式為：化學式為： C晶體結構為：晶體結構為：立方晶系，立方晶系，a0.356nm空間格子：空間格子： C原子組成立方面心格子原子組成立方面心格子 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術C原子位于立方面心的所原子位于立方面心的所有結點位置和交替分布在有結點位置和交替分布在立方體內的四

28、個小立方體立方體內的四個小立方體的中心的中心 鍵型：鍵型： 每個每個C原子周圍有四個原子周圍有四個C 碳原子之間形成共價鍵碳原子之間形成共價鍵形成：形成： 自然界形成實驗室合成自然界形成實驗室合成性質：性質： 金剛石是金剛石是硬度最大硬度最大的礦物的礦物 具有半導體的性能和極好具有半導體的性能和極好 的導電性的導電性與金剛石結構相同的有：與金剛石結構相同的有： 硅、鍺、灰錫、合成的立硅、鍺、灰錫、合成的立 方氮化硼等方氮化硼等 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術3 化學式：化學式： C 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶體結構：晶體結構：六方晶系（六方晶系（2H），）， a 0.

29、146nm ， c0.670nm 三方晶系（三方晶系（3R）結構表現：結構表現：C原子組成層狀排原子組成層狀排 列，層內列，層內C原子成原子成 六方環狀排列，每六方環狀排列，每 個碳原子與三個相個碳原子與三個相 鄰的碳原子之間的鄰的碳原子之間的 距離為距離為0.142nm， 層與層之間的距離層與層之間的距離 為為0.335nm 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術鍵型：鍵型：層內層內為共價鍵，為共價鍵，層間層間為分子鍵為分子鍵性質：性質：碳原子有一個電子可以在碳原子有一個電子可以在層內層內移動，平行于移動，平行于層的方向層的方向具有良好的導電性。石

30、墨的具有良好的導電性。石墨的硬度低，熔點高，導電性硬度低，熔點高，導電性好。好。 石墨與金剛石屬石墨與金剛石屬同質多像變體同質多像變體。 晶體化學：晶體化學：Cs Cl 晶體結構晶體結構：立方晶系，：立方晶系，a0.411nm Z1 空間格子：空間格子：Cs Cl是原始格子是原始格子 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術Cl離子離子Cs離子離子配位多面體：配位多面體：在空間以在空間以共面共面形形 式連接。式連接。離子坐標：離子坐標： Cl 000 Cs1/2 1/2 1/2類似的晶體類似的晶體：CsBr，CsI， NH4Cl等等Cl離子處于立方離子處于立方 原始格子的八個原始格子的八個 角

31、頂上，角頂上，Cs離子離子 位于立方體的中位于立方體的中 心（立方體空隙）心（立方體空隙） CNCN8， 單位晶胞中有一個單位晶胞中有一個 Cl和一個和一個Cs 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術化化 學學 式：式：ZnS 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶體結構晶體結構：立方晶系，：立方晶系，a0.540nm；Z4空間格子：空間格子：立方面心格子，立方面心格子，S2離子呈立方最緊密堆積，位于離子呈立方最緊密堆積，位于 立方面心的立方面心的 結點位置，結點位置，Zn2離子交錯地分布于離子交錯地分布于1/8 小立方體的中心，即小立方體的中心，即1/2 的四面體空隙中。的四面體空隙中

32、。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術結構投影圖結構投影圖：（俯視圖）用標高來表示，：（俯視圖）用標高來表示，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）配位數配位數： CNCN4；極性共價鍵，配位型共價；極性共價鍵，配位型共價 晶體。晶體。配位多面體配位多面體： ZnS4四面體，在空間以共頂方式相連接四面體，在空間以共頂方式相連接屬于閃鋅礦型結構晶體有：屬于閃鋅礦型結構晶體有： SiC；GaAs；AlP；InSb等。等。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術化學式：化學式： ZnS晶體結構：晶體結構： 六方晶系；

33、六方晶系； a0.382nm；c0.625nm；Z2 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術 質點坐標：質點坐標： S2： 000；2/3 1/3 1/2 Zn2：00u ； 2/3 1/3 （u1/2）空間格子：空間格子： S2按六方緊密堆積排按六方緊密堆積排列列 Zn2充填于充填于1/2的四面的四面 體體 空隙，形成六方格子。空隙，形成六方格子。配位數：配位數： CNCN4多面體多面體： ZnS4四面體共頂連接四面體共頂連接鍵型：鍵型： Zn、S為極性共價鍵為極性共價鍵屬纖鋅礦型結構的晶體有：屬纖鋅礦型結構的晶體有： BeO；ZnO；AlN等。等。 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術

34、術化學式：化學式： CaF2 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶體結構晶體結構：立方晶系，：立方晶系，a0.545nm，Z4 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術空間格子：空間格子： Ca2位于立方面心的結點位置，位于立方面心的結點位置，F位于立方體位于立方體 內八個小立方體的中心，即內八個小立方體的中心，即Ca2按立方緊密堆積按立方緊密堆積 的方式排列，的方式排列， F充填于全部四面體空隙中。充填于全部四面體空隙中。配位數：配位數： CN8；CN4多面體：多面體： 簡單立方體簡單立方體連接形式連接形式： CaF8之間以共棱形式連接之間以共棱形式連接晶胞組成：晶胞組成： Ca2 8

35、1/861/24； F 448性質：性質： 八面體空隙全部空著八面體空隙全部空著空洞空洞負離子擴散負離子擴散屬于螢石結構的晶體有：屬于螢石結構的晶體有：BaF2；PbF2；CeO2；ThO2；UO2；低溫；低溫ZrO2（扭曲、變形）（扭曲、變形） 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶體結構：晶體結構：其結構與螢石完全相同，只是陰陽離子的位置完其結構與螢石完全相同，只是陰陽離子的位置完 全互換，全互換， 即陽離子占據的是即陽離子占據的是F的位置，陰離子占的位置，陰離子占 據的是據的是Ca2 的位置的位置配位數：配位數： CN4；CN8晶胞組成晶胞組成：陰離子：陰離子 81/861/24 陽

36、離子陽離子 448屬于反螢石結構的晶體有屬于反螢石結構的晶體有： Li2O；Na2O；K2O等等 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術化學式：化學式： TiO2晶體結構：晶體結構： 四方晶系，四方晶系，a0.459nm；c0.296nm；Z2 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術格子類型：格子類型：四方原始格子。四方原始格子。Ti4位于結點位置，體心的屬另一位于結點位置，體心的屬另一 套格子。套格子。O2處在一些特殊位置上，處在一些特殊位置上，質點坐標：質點坐標：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 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶體結構：晶體結構：O2可看成是變形可看成是變形 六方密堆積，六方密堆積，Ti4 離子填充離子填充1/2的八面的八面 體空隙體空隙配位數：配位數： CN6；CN3多面體：多面體： TiO6八面體八面體連接方式：連接方式：TiO八面體以共八面體以共 棱方式連接成鏈，棱方式連接成鏈， 鏈與鏈之間以共頂鏈與鏈之間以共頂 方式相連。方式相連。與金紅石結構相同的晶體有：與金紅石結構相同的晶體有： SnO2；PbO2； MnO2；MoO2； WO2；MnF2； MgF2；VO2 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術10 化

38、學式：化學式： CdI2 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術晶體結構：晶體結構：三方晶系三方晶系 a0.424nm；c0.684nm； Z1 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術空間格子：空間格子：Cd2離子占有六方原始格子的結點位置，離子占有六方原始格子的結點位置，I離子離子 交叉分布于三個交叉分布于三個Cd2離子三角形中心的上下方；離子三角形中心的上下方； 相當于兩層相當于兩層I離子中間夾離子中間夾 一層一層Cd2離子，構成離子，構成 復合層。復合層。配位數：配位數： CN6；CN3鍵性：鍵性： 復合層于復合層之間為范德華力，呈層狀結構層復合層于復合層之間為范德華力，呈層狀結構層

39、 內內CdI為具有離子鍵的共價鍵，鍵力較強。為具有離子鍵的共價鍵，鍵力較強。屬于碘化鎘型結構的晶體：屬于碘化鎘型結構的晶體： Ca（OH）2；Mg（OH）2；CdI2；MgI2 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術化學式：化學式： Al2O3晶體結構：晶體結構：三方晶系；三方晶系；a0.514nm，5517；Z6 （菱面體晶胞）（菱面體晶胞） 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術空間格子：空間格子：O2離子按六方密堆積的方式排列，形成離子按六方密堆積的方式排列，形成ABAB重重 復的規律，復的規律， Al3離子充填于離子充填于2/3的八面體空隙，其分的八面體空隙，其分 布具一定的規律，

40、即離子之間的距離保持最遠。布具一定的規律，即離子之間的距離保持最遠。 鍵性：鍵性：具有離子鍵性質的共價鍵。具有離子鍵性質的共價鍵。性質：性質：H=9；熔點為；熔點為2050 。是構成高溫耐火材料和高絕緣電。是構成高溫耐火材料和高絕緣電陶瓷的主要物相。陶瓷的主要物相。屬于剛玉型結構的晶體：屬于剛玉型結構的晶體： 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 導導 體體 照照 明明 技技 術術 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術鈣鈦礦結構的通式為鈣鈦礦結構的通式為ABO3 ,以以CaTiO3為例討論其結構為例討論其結構: Ca2+O2-Ti 4+ 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術可以看出可以看出: Ca的的CN=12 Ti的的CN=6 O的的CN=2+4=6 半半 導導 體體 照照 明明 技技 術術（1） 鈣鈦礦在高溫時屬立方晶系，鈣鈦礦在高溫時屬立方晶系，在降溫時，通過某個特定在降溫時，通過某個特定溫度后將產生結構的畸變使立方晶格的對稱性下降溫度后將產生結構的畸變使立方晶格的對稱性下降.（2 ） CaTiO3為離子晶體為離子晶體（3） Ca的的CN=12 Ti的的