纤锌矿结构：六方硫化锌
纤锌矿晶格结构（3-3）
纤锌矿原胞
Chalcocite纤锌矿
纤锌矿晶格结构（3-4）
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晶向指数的求法示意图
r

ua
vb
wc
u、v、w Q
u : v : w u : v : w u、v、w为互质整数
晶向指数：u v w
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xy平面内晶向示意图(z=0)
共价半径： 0.117nm,
0.122nm.
淡黄色透明 闪锌矿(金刚 石光泽)...
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六方密积结构示意图1
复式六方结构： Be、Mg、Ti、Zn 原子铺排方式：ABABAB…… 下一页 返回
六方密积结构示意图2
晶胞和原胞示意图
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钙钛矿晶格结构（1）
钙钛矿类型结构(ABO3)的PZT (Pb {ZrTi}O3)是铁电随机存储器中 使用的最常见的材料。在应用和排除外电场后，PZT的电极化 （ Zr/Ti 原子的上/下移动）仍然存在，从而带来了非易失性的特 质。因此，数据存储所消耗的电量非常小。
生长时，可在熔融硅中掺 入杂质来获得期望的电阻 “切克劳斯基法”生长单晶硅 率 。
直拉单晶硅
Silicon Ingots (400mm)
大单晶棒能切成薄的圆片（wafer）
在大多数CMOS技术中，圆片的 电阻率为0.05到0.1Ω•cm，厚度 约为500到1000微米。
chip
中科院半导体所研制成功我 国最重最长4英寸液封直拉法
许多其他化合物可以同样有纤维锌矿的结构，包括AgI、 ZnO、CdS、CdSe、α-SiC、GaN、AlN，以及其它半导 体。在大多数这种化合物中，纤维锌矿并不是受人喜爱 的大块晶体的形式，但是这种结构可以在某些非晶体形 式的材料中受到喜爱。
作业：1
1. 假设原子为刚性小球，则其堆积为下列晶格时原 子自身体积与其占据的空间体积之比为多少？
❖ 负密勒指数表示： h k l 。
❖ 等效晶面表示：{h k l} ❖ 在立方晶系中密勒指数和晶向指数相同的晶面、
晶列互相垂直。
举例：
z
2a
4a
x
6a y
（326）
晶面间距的计算
❖低指数的晶面晶面间距较大，高指数的则较小。晶 面间距越大，该面上原子排列愈密集，否则越疏。
注意点：
❖ 本节的晶向、晶面及其指数主要针对布喇 菲格子而言。
Sc
Ti Cr Fe Co Ni Cu Zn
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt
说明：晶向指数代表一族晶列，而不指某一特定晶
列。
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晶面族
c
b
o
a
密勒指数的求法示意图
ra、sb、tc r、s、t Q
1:1:1 h:k:l r st h、k、l为互质整数
密勒指数：(h k l)
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晶面间距示意图
晶面截距公式推导
重要晶面
（100）
（110）
（111）
六方晶系的晶向指数和密勒指数
InSb 探测器阵列 320×240制冷 目前11所和211所已做 出来。
金刚石和闪锌矿结构（2）
(100面)
(111面)
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金刚石和闪锌矿结构（3）
原胞示意图
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金刚石和闪锌矿结构（4）
晶格常数：硅 0.m-3, 4.42×1022cm-3
能斯特灯
能斯特灯由锆、钇、钍等金属氧化物组成辐射 体，通电发热后发射红外辐射，是红外光谱仪 上常用的红外辐射源。
一般利用氯化钠（NaCl）、溴化钾（KBr）、 碘化铯（CsI）等对红外透明的晶体制备的三棱 镜进行色散分光，以获得上述光谱区中某一光 谱的红外辐射。
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氯化铯型结构
氯化铯型结构
纤维锌矿是一种较少见的硫化锌的矿物形式，以法国化 学家Charles-Adolphe Wurtz的名字命名。 其晶体结构是六角形晶体系统的一员且包含有四面等位 的锌和硫原子形成ABABAB型结构。这种结构与 of 六方 碳或者六角的钻石的结构有很大程度的关联。 纤维锌矿单胞常数为： a = b = 3.81 Å = 381 pm c = 6.23 Å = 623 pm
3) 晶向指数的求法： （示意图）(常见晶向指数)
立方晶系中一些常用的晶向指数
说明：
❖ 晶向指数代表一族晶列，而不指某一特 定晶列。(示意图)
❖ 负晶向指数表示： u v w。
❖ 等效晶向表示：<u v w>
❖ 六方晶系的表示方法。（示意图）
1.6.2 晶面与密勒指数
❖ 晶面：同一平面上的格点构成一个晶面。 ❖ 晶格由无数互相平行且等距分布的晶面构成。 ❖ 截距方程：
3. 求立方晶系中(121)晶面的面间距。
4. 在简单立方晶格中试求密勒指数为（111）和 （121）的晶面之间的夹角。(晶面与晶向,矢量计 算法则)
cos a b
ab
氯化钠型结构
氯化钠型结构
复式面心立方结构：KCl、LiH、PbS
美国在短波红外成像方面投入了很大力量 ,研制了 PbS 短波红外探测器用于“响尾蛇”空空导弹之后 又成功 研制了用于“响尾蛇 ”导弹改进型的 PbSe短中波红外 探测器。此外 ，最早研制的截止波长在大气水汽吸收 峰 2.7 μm的 6 000元 PbS短波红外焦平面探测器,已成 功用于弹道导弹早期预警卫星。
1 六方密堆积(演示)（示意图） 基元由两个原子构成。配位数12
2 纤维锌矿(六方ZnS)型结构 （示意图） 可以看成是S原子和Zn原子构成的六方密集子晶格沿 六方轴的c方向移动3c/8套构而成。 可以看成是4 个简单六方晶格的嵌套而成，每个原胞 内包含两对离子。 Ⅲ族元素的氮化物，如BN、AlN、GaN、InN。
1.6 晶向指数和晶面指数
1.6.1 晶向及其标志
1) 晶列：通过晶格中任意两个格点连一条直线， 该直线称为晶列。
2) 晶向：相互平行的一族晶列的共同方向称为晶
向。对于简约格矢量，即n,m,l为互质数。 R na mb lc
其晶向记为[nml].
2) 晶向指数：用以标志晶列方向的参数。
x y z 1 a,b, c为截距 abc
❖ 密勒指数：用以标志晶面的参数。 ❖ 密勒指数的求法：（示意图） ❖ 举例
– 求出晶面在坐标轴X、Y、Z上的相应截距p、q、r ； – 取截距倒数h，k，l，(h、k、l为晶面指数或密勒指
数)； – 将h、k、l化为没有公约数的整数比h：k：l= – 将h、k、l加圆括号(hkl)，即为晶面指数。
(a) bcc晶格
(b) fcc晶格
2. 说明金钢石、闪锌矿晶胞和原胞中原子的数量？
3. 简要说明PbS 和InSb的晶格结构以及它们在光电 探测方面的应用 。
4. 查阅资料,简述GaAs材料在太阳能电池方面的应用
5. 查阅资料,简述NaCl材料在光学方面的应用
6. 查阅资料,简述GaAs钛酸铅晶体在集成电路方面的 应用
晶体管的发明
1947年12月23日 第一个点接触式 NPN Ge晶体管
发明者： W. Schokley J. Bardeen W. Brattain
获得1956年 Nobel物理奖
集成电路的发明
1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer第一次 提出了集成电路的设想。 1958年以德克萨斯仪器公司（TI）的科学家基尔 比(Clair Kilby,Intel创始人之一)为首的研究小组研 制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布 了该结果。
1.4 密堆积和配位数
1.4.1 密堆积
–结合能最低。 –紧密方式排列。
配位数：原子周围最近邻的原子数。
1.4.2 密堆积结构
–1 六方密堆积 –2立方密堆积：面心立方
1.4.3 最大配位数
–相同原子组成：最大配位数12。 –不同原子组成：最大配位数小于12。 –根据对称性：配位数12，8，6，4，3，2。
[ ]晶向 ( )晶面
在各轴上 的投影
晶体管的发明
1946 年 1 月 ， Bell 实 验 室 正 式 成 立 半 导 体 研 究 小 组 ： W. Schokley，J. Bardeen、W. H. Brattain Bardeen提出了表面态理论， Schokley给出了实现放大器的基本设想， Brattain设计了实验； 1947年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体 管；
晶胞和原胞
复式简立方结构：TlBr溴化铊、TlI(碘化钛)、 CuPd(钯铜)、AgMg、AlNi
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金钢石结构 1
金刚石 3
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金钢石结构 2
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金刚石和闪锌矿结构（１）
金刚石结构
闪锌矿结构
闪锌矿结构又称为立方硫化锌
金刚石和闪锌矿结构（2）
复式面心立方结构：两个面心立方的布喇菲晶格沿对 角线平移1/4长度套构而成，但原子价键取向不同。 Si、Ge、GaAs、InP、InSb（用途？）
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa
U
Np
Pu Am
C m
Bk
Cf
Es Fm Md No
Lr
钙钛矿晶格结构（2）
C60分子晶体
C60是由60个碳原子构成的球形32面体，即由12个五边 形和20个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六 边形相连。每个碳原子以sp2杂化轨道和相邻的3个碳原 子相连，剩余的p轨道在C60分子的外围和内腔形成键。