離子晶體的結(jié)構(gòu)

1、NaCl型型晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)的兩種描述的兩種描述NaCl.gjfCl-Na+ 化學組成比化學組成比 n+/n-=1:1以以NaCl型晶體為例，對離子堆積描述的術(shù)語給出圖解型晶體為例，對離子堆積描述的術(shù)語給出圖解A: 8 1/8 +6 1 /2 = 4B: 1 +12 1/4 = 4n+/n-=1 : 1 結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式：NaCl型型負離子呈立方面心堆積，相當于金屬單質(zhì)的負離子呈立方面心堆積，相當于金屬單質(zhì)的A1型。型。 負離子堆積方式負離子堆積方式: :立方面心堆積立方面心堆積CN+=6CN-=6 正負離子配位數(shù)之比正負離子配位數(shù)之比 CN+/CN- =6:6正八面體空隙正八面體空隙（CN+

2、=6） 正離子所占空隙種類正離子所占空隙種類: : 正八面體正八面體 淺藍色球淺藍色球代表的負離子代表的負離子(它們與它們與綠色球綠色球是相同的負離是相同的負離子子)圍成正四面體空隙，但正離子并不去占據(jù)圍成正四面體空隙，但正離子并不去占據(jù):仔細觀察一下：是仔細觀察一下：是否有被占據(jù)的正四否有被占據(jù)的正四面體空隙？面體空隙？ 沒有！沒有！ 正離子所占空隙分數(shù)正離子所占空隙分數(shù) 淺藍色球淺藍色球代表的負離子代表的負離子(它們與它們與綠色球綠色球是相同的負是相同的負離子離子)圍成正八面體空隙，全部被正離子占據(jù)。所以，圍成正八面體空隙，全部被正離子占據(jù)。所以，正離子所占空隙分數(shù)為正離子所占空隙分數(shù)為1

3、（盡管還有兩倍的正四面體（盡管還有兩倍的正四面體空隙未被占據(jù)，但正離子所占空隙分數(shù)不是空隙未被占據(jù)，但正離子所占空隙分數(shù)不是1/3）。）。仔細觀察一下：是仔細觀察一下：是否還有未被占據(jù)的否還有未被占據(jù)的正八面體空隙？正八面體空隙？ 沒有！沒有！NaCl晶體的結(jié)構(gòu)基元由1個NaCl組成，從中可抽出立方 面心點陣。在NaCl晶胞(Na+和Cl-可互相替換)中，含有4個NaCl，即 4個結(jié)構(gòu)基元。從點陣結(jié)構(gòu)也可看出，一個正當單位含 有4個點陣點。分數(shù)坐標描述分數(shù)坐標描述A: 0 0 0B: 1/2 1/2 1/2正離子所占空隙分數(shù)正離子所占空隙分數(shù)1結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式化學組成比化學組成比 n+/n-負

4、離子堆積方式負離子堆積方式正負離子配位數(shù)比正負離子配位數(shù)比CN+/CN-正離子所占空隙種類正離子所占空隙種類CsCl型型1:1簡單立方堆簡單立方堆積積8:8立方體立方體離離子子堆堆積積描描述述 CsCl型晶體結(jié)構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)的兩種描述的兩種描述CsCl.gjf CsCl晶體的結(jié)構(gòu)基元由晶體的結(jié)構(gòu)基元由1個個CsCl組成，從中可抽出組成，從中可抽出簡單立方的點陣。（簡單立方的點陣。（注意：不要誤認為是體心立方注意：不要誤認為是體心立方）CsCl晶胞中含有晶胞中含有1個個CsCl，即，即1個結(jié)構(gòu)基元。個結(jié)構(gòu)基元。 ZnS型晶體型晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 在在0.225 r+/r- 0.414時，四配位的化合物時

5、，四配位的化合物MX可能可能具有具有ZnS型晶體結(jié)構(gòu)，其中又包括立方和六方型晶體結(jié)構(gòu)，其中又包括立方和六方ZnS型。通型。通常硫化物傾向于立方，氧化物傾向于六方。常硫化物傾向于立方，氧化物傾向于六方。 這是非常重要的兩種晶體這是非常重要的兩種晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，已投入使用的半導(dǎo)，已投入使用的半導(dǎo)體除體除Si、Ge單晶為金剛石型結(jié)構(gòu)外，許多半導(dǎo)體晶體都單晶為金剛石型結(jié)構(gòu)外，許多半導(dǎo)體晶體都是是ZnS型，且以立方型，且以立方ZnS型為主。例如：型為主。例如： GaP, GaAs, GaSb InP, InAs, InSb CdS, CdTe HgTe分數(shù)坐標描述分數(shù)坐標描述A： 0 0 0 0 1/2

6、1/2 1/2 0 1/2 1/2 1/2 0B: 1/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 1/4 3/4 3/4 3/4結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式化學組成比化學組成比 n+/n-負離子堆積方式負離子堆積方式正負離子配位數(shù)比正負離子配位數(shù)比CN+/CN-正離子所占空隙種類正離子所占空隙種類正離子所占空隙分數(shù)正離子所占空隙分數(shù)立方立方ZnS型型1:1立方最密堆積立方最密堆積4:4正四面體正四面體1/2離離子子堆堆積積描描述述 立方立方ZnS型（閃鋅礦）晶體型（閃鋅礦）晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的兩種描述的兩種描述ZnS-LiFang.gjf立方立方ZnS晶體的結(jié)構(gòu)基元由晶體的結(jié)構(gòu)基元由1個個Zn

7、S組成，從中可抽組成，從中可抽出立方面心點陣。正負離子的結(jié)合方式與金剛石中出立方面心點陣。正負離子的結(jié)合方式與金剛石中C原原子類似。子類似。晶胞中含有晶胞中含有4個個ZnS，即，即4個結(jié)構(gòu)基元。個結(jié)構(gòu)基元。分數(shù)坐標描述分數(shù)坐標描述A： 0 0 0 2/3 1/3 1/2B: 0 0 5/8 2/3 1/3 1/8結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式化學組成比化學組成比 n+/n-負離子堆積方式負離子堆積方式正負離子配位數(shù)比正負離子配位數(shù)比CN+/CN-正離子所占空隙種類正離子所占空隙種類正離子所占空隙分數(shù)正離子所占空隙分數(shù)六方六方ZnS型型1:1六方最密堆積六方最密堆積4:4正四面體正四面體1/2離離子子堆堆積積

8、描描述述 六方六方ZnS型晶體型晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的兩種描述的兩種描述ZnS-liufang.gjf六方六方ZnS結(jié)構(gòu)基元由結(jié)構(gòu)基元由2個個ZnS組成，從中可抽出簡單六組成，從中可抽出簡單六 方的點陣。方的點陣。晶胞中含有晶胞中含有2個個ZnS，即，即1個結(jié)構(gòu)基元。個結(jié)構(gòu)基元。結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式化學組成比化學組成比 n+/n-負離子堆積方式負離子堆積方式正負離子配位數(shù)比正負離子配位數(shù)比CN+/CN-正離子所占空隙種類正離子所占空隙種類正離子所占空隙分數(shù)正離子所占空隙分數(shù)CaF2型型1:2簡單立方堆積簡單立方堆積8:4立方體立方體1/2離子堆積描述離子堆積描述分數(shù)坐標描述分數(shù)坐標描述Ca2+ (或F-)

9、：(0,0,0);(0,1/2,1/2);(1/2,0,1/2);(1/2,1/2,0)F- (或Ca2+)：(1/4,1/4,1/4)；(3/4,1/4,1/4)；(1/4,3/4,1/4)；(1/4,1/4,3/4)；(1/4,3/4,3/4)；(3/4,1/4,3/4)；(3/4,3/4,1/4)；(3/4,3/4,3/4) CaF2（螢石）型晶體（螢石）型晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的兩種描述的兩種描述CaF2.gjf結(jié)構(gòu)基元由結(jié)構(gòu)基元由1個個CaF2組成。從中可抽出立方面心點陣。組成。從中可抽出立方面心點陣。晶胞中含有晶胞中含有4個個CaF2，即，即4個結(jié)構(gòu)基元。個結(jié)構(gòu)基元。+ +- - 反熒石型反熒石型 結(jié) 構(gòu) 與 熒 石 型結(jié) 構(gòu) 與 熒 石 型（CaF2型）相似，型）相似，只是正負離子的位只是正負離子的位置剛好相反：負離置剛好相反：負離子形成擴張的立方子形成擴張的立方面心堆積，正離子面心堆積，正離子占據(jù)其中全部四面占據(jù)其中全部四面體空隙。體空隙。K2O就是就是這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)。金金紅紅石石型型晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的兩兩種種描描述述Ti4+ (或O2-)：(0,0,0);(1/2,1/2,1/2)O2- (或Ti4+)：(0.31,0.31,0);(0.69,0.6