陶瓷晶體結構
纖鋅礦結構
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纖鋅礦結構是閃鋅礦的六方孿生。兩者都讓每個原子以四面體方式連到四個異種原子;差別只在這些四面體層如何堆疊。閃鋅礦以 ABCABC 重複其層(立方節奏),纖鋅礦則以 ABAB 重複(六方節奏),造出一個帶有明確上下軸、而非完全立方對稱的晶體。
用堆積來說:陰離子形成六方最密堆積排列,陽離子填一半的四面體間隙,同樣是 4:4 結構,六方晶胞內有兩個化學式單位。由於 ABAB 堆疊缺乏對稱中心、並有一個獨特的極軸,纖鋅礦晶體天生具有壓電與焦電性:擠壓它會產生電壓,加熱它則其極化會改變。
這種結構容納了一些最重要的電子與光學陶瓷:氮化鋁(AlN,一種絕佳的電絕緣體、卻導熱良好)、氧化鋅(ZnO,用於變阻器與透明電子)、氮化鎵(GaN,藍光 LED 與功率電子的半導體)、氧化鈹、以及碳化矽的 2H 多形體。誠實提醒:因為纖鋅礦與閃鋅礦的能量差極小,同一種化合物兩種都能結晶,選擇很容易被溫度、壓力或成長條件輕輕推動。
氮化鎵 GaN 就是纖鋅礦:HCP 氮排列、鎵填一半的四面體間隙。它的極性纖鋅礦軸與寬能隙,正是讓 GaN 成為藍光、白光 LED 與大功率電晶體材料的原因。
HCP 陰離子、陽離子填一半的四面體間隙:4:4,具極性。
纖鋅礦與閃鋅礦是同一種 4:4 鍵結的同質多形,只以層的堆疊區分。纖鋅礦版本缺乏對稱中心,這正是其晶體具壓電性的原因。
又稱
另見