文档介绍：第一章硅的晶体结构
硅晶体结构的特点
晶向、晶面和堆积模型
硅晶体中的缺陷
硅中杂质
杂质在硅晶体中的溶解度(自学)
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Si晶体结构
晶向、晶面
缺陷、杂质
本章重点
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硅晶体结构的特点
晶胞
一、基本概念
晶格:晶体中原子的周期性排列称为晶格。
晶胞:晶体中的原子周期性排列的最小单元,用来代表整
个晶格,将此晶胞向晶体的四面八方连续延伸,即
可产生整个晶格。
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晶格常数:晶胞与晶格的关系
可用三个向量a、b及c来表示,它
们彼此之间不需要正交,而且在
长度上不一定相同,称为晶格常
数。每个三维空间晶体中的等效
格点可用下面的向量组表示:
R=ma + nb + pc
其中m、n及p是整数。
单晶体:整个晶体由单一的晶格连续组成的晶体。
多晶体:由相同结构的很多小晶粒无规则地堆积而成的晶
体。
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简单立方晶格:在立方晶格的每一个角落,都有一个原子,且
每个原子都有六个等距的邻近原子。长度a称为晶格常数。在周
期表中只有钚(polonium)属于简单立方晶格。
体心立方晶格:除了角落的八个原子外,在晶体中心还有一个
原子。在体心立方晶格中,每一个原子有八个最邻近原子。钠
(sodium)及钨(tungsten)属于体心立方结构。
x
z
y
x
z
二、三种立方晶体原胞
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面心立方晶格:除了八个角落的原子外,另外还有六个原子在
六个面的中心。在此结构中,每个原子有12个最邻近原子。
很多元素具有面心立方结构,包括铝(aluminum)、铜(copper)
、金(gold)及铂(platinum)。
z
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共价四面体
一、硅的晶胞
处在立方体顶角和面心的原子构成一套面心立方格子,
处在体对角线上的原子也构成一套面心立方格子。因此可以
认为硅晶体是由两套面心立方格子沿体对角线位移四分之一
长度套构而成的。这种晶胞称为金刚石型结构的立方晶胞,
如下图所示。
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金刚石型结构特点:
每个原子周围都有四个最近邻的原子,组成一个正四面
体结构。这四个原子分别处在正四面体的顶角上,任一顶角
上的原子和中心原子各贡献一个价电子为该两个原子所共
有,组成四个共价键,它们之间具有相同的夹角(键角)
109°28′。
二、共价四面体
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金刚石型结构的结晶学原胞
是立方对称的晶胞,可以看成是两个面心立方晶胞沿立
方体的空间对角线互相位移了1/4的空间对角线长度套构而
成的。原子在晶胞中排列的情况是:八个原子位于立方体的
八个角顶上,六个原子位于六个面中心上,晶胞内部有四个
原子。立方体顶角和面心上的
原子与这四个原子周围情况不
同,所以它是由相同原子构成
的复式晶格。
晶格常数
Si:a=Å
Ge:a=Å
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