陶瓷晶體結構

四面體間隙

最密堆積陰離子堆中,兩種空隙裡較小的那種是四面體間隙。這裡陽離子只被四個陰離子擁抱,四個陰離子排在一個四面體(小小的三面角錐)的頂點,陽離子居於中心。因為只有四個鄰居,配位數是 4,而且這個口袋比八面體間隙更緊,所以適合較小的陽離子。

幾何指出,四面體間隙恰好容納半徑為陰離子半徑 0.225 倍的陽離子,因此半徑比小於約 0.414 時傾向四配位。這種間隙的數量是八面體間隙的兩倍:最密堆積排列中每個陰離子都對應兩個四面體間隙,一個朝上、一個朝下。在面心立方晶胞裡,這代表有八個四面體間隙(位於立方體內部的四分之一位置),相對於四個八面體間隙。

在 FCC 陰離子排列中填一半的四面體間隙,得到閃鋅礦(立方 SiC、GaAs);在 HCP 排列中同樣填一半,得到纖鋅礦(AlN、ZnO、GaN)。全部填滿,得到螢石或反螢石結構;只填八分之一,則協助構築尖晶石。誠實提醒:四面體配位往往是共價、方向性鍵結的徵兆(碳與矽的 sp3 鍵),而不只是半徑比小,所以許多四面體陶瓷用鍵結來理解,比單用球堆積更貼切。

在立方碳化矽(β-SiC)中,每個矽原子坐在四個碳的四面體口袋裡,每個碳也坐在四個矽的四面體口袋裡,與鑽石相同的 4:4 四面體骨架,只是換成兩種原子。

四個陰離子圍一個陽離子:配位數 4。

四面體間隙的數目是八面體間隙的兩倍,但比較小。太大而塞不進四面體口袋的陽離子,會把四個鄰居撐開,或乾脆拒絕進駐、改佔八面體位置。

又稱
tetrahedral holetetrahedral site四面體空隙四面體位置