陶瓷晶體結構
閃鋅礦結構
閃鋅礦結構得名自硫化鋅的一種礦物形態,它是當 AX 化合物不靠單純離子吸引、而靠共享的方向性共價鍵結合時所形成的結構。它就是換成兩種原子的鑽石排列:想像鑽石中碳的位置,再把它們交替塗成鋅和硫,使每個一種原子都與四個另一種原子鍵結。
用最密堆積的語言:陰離子形成面心立方排列,陽離子恰好填滿一半的四面體間隙,選那能讓彼此盡量遠離的一半。因此兩種離子的配位數都是 4,是 4:4 結構,立方晶胞內有四個化學式單位。四配位符合小的半徑比(低於約 0.414),但這裡更深的原因是指向四面體四個頂點的強而具方向性的 sp3 共價鍵。
立方碳化矽(β-SiC,即 3C 多形體)採用這種結構,許多技術上至關重要的半導體也是:砷化鎵(GaAs)、立方硫化鋅、碲化鎘、以及立方氮化硼(c-BN,硬度僅次於鑽石的超硬磨料)。誠實提醒:閃鋅礦是六方纖鋅礦結構的立方手足,兩者只在四面體層的堆疊方式上不同(ABCABC 對 ABAB),而有好幾種化合物,SiC 與 ZnS 就在其中,兩種都能採用。
立方碳化矽 β-SiC 就是閃鋅礦:碳的 FCC 排列、矽填一半的四面體間隙(或反過來)。這個四面體網中又硬又短的共價 Si-C 鍵,賦予 SiC 極高的硬度與高熱傳導。
FCC 陰離子、陽離子填一半的四面體間隙:4:4。
閃鋅礦主要不是靠離子電荷維繫;它的四面體配位反映的是共價方向性鍵結,因此單純的半徑比規則會低估採用它的化合物數目。
又稱
另見