最密堆積與常見晶體結構

多型(polytypism)

/ POL-ee-ty-pizm /

多型是一種特殊、受限的同素異形/多形性。一般的多形體是相同原子排成真正不同的結構(鑽石對石墨)。多型體則細微得多:原子層基本上完全相同,每層內的堆積方式也相同;改變的只有沿某一方向的堆積序列。這就像一副相同的牌,可以疊成許多不同的重複圖案。

教科書上的例子是碳化矽與硫化鋅。光是碳化矽就有超過 200 種已知多型。它們以重複單元的層數與由此產生的對稱性命名:2H 是兩層的六方(類纖鋅礦)型,3C 是三層的立方(閃鋅礦)型,而 4H、6H、15R 則是更長的重複。在任一單層內,各多型之間的原子無從分辨;不同的只是下一層走向 B 或 C 的位置,並在長週期上重複。

多型之所以重要,是因為細微的堆積變化會改變真實性質。在碳化矽中,電子能隙取決於多型(3C 約 2.4 eV,6H 約 3.0 eV,4H 約 3.3 eV),這正是元件工程師在意生長哪一種多型的原因。它也清楚說明了結構型的差別:多型其實不算新結構,只是同一個構件的新堆積週期。

碳化矽的 3C、4H、6H 多型在化學上完全相同,能隙卻分別約為 2.4、3.3、3.0 eV。

相同的層、不同的堆積週期、不同的電子特性。

多型是多形性中僅限於一維堆積變化的子集。每一對多型都是一對多形體,但多數多形體(鑽石與石墨)並非多型。

又稱
polytypes多型現象多型體