晶體結(jié)構(gòu)的幾何理論及晶格缺陷§8—1十四種空間格子平行六面體的選擇各晶系平行六面體的形狀和大小平行六面體中結(jié)點(diǎn)的分布十四種布拉維格子平行六面體的選擇平行六面體實(shí)空間格子中的最小重復(fù)單位。整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)可以視為這種平行六面體在三維空間平行的、毫無空隙的重復(fù)堆砌而成。對于每種晶體結(jié)構(gòu)而言，結(jié)點(diǎn)的分布是客觀存在的，但平行六面體的選擇是人為的。在選擇平行六面體時(shí)必須尊許一定的原則。圖8－1空間點(diǎn)陣與空間格子平行六面體的選擇原則如下：所選取的平行六面體應(yīng)能反映結(jié)點(diǎn)分布整體所固有的對稱性；在上述前提下，所選取的平行六面體中棱與棱之間的直角關(guān)系力求最多；在滿足以上兩個(gè)條件的基礎(chǔ)上，所選取的平行六面體的體積力求最小。各晶系平行六面體的形狀和大小平行六面體的形狀和大小用它的三根棱長（軸長）a、b、c及棱間的夾角（軸角）a、b、g表征。這組參數(shù)（a、b、c；a、b、g）稱為晶胞參數(shù)。各晶系的晶胞參數(shù)如下：等軸晶系：a＝b＝c；a＝b＝g＝90

四方晶系：a＝b

c；a＝b＝g＝90

六方及三方晶系：a＝b

c；

a＝b＝90

；g＝120

三方晶系（三方菱面體格子）a＝b＝c；

a＝b＝g

90

，60

，10928`16``斜方晶系：a

b

c；a＝b＝g＝90

單斜晶系：a

b

c；a＝g＝90

；b

90

三斜晶系：a

b

c；a

b

g

90

平行六面體中結(jié)點(diǎn)的分布

按選擇原則選擇出的平行六面體中，結(jié)點(diǎn)（相當(dāng)點(diǎn)）的分布只能有四種可能的情況，與其相對應(yīng)可分為四種格子類型：

原始格子（P）底心格子（C）體心格子（I）面心格子（F）原始格子（P）：結(jié)點(diǎn)分布在平行六面體的八個(gè)角頂上。底心格子：結(jié)點(diǎn)分布在平行六面體的角頂及某一對面的中心。其中可細(xì)分為：C心格子（C）：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂和平行(001)一對平面的中心A心格子（A）：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂和平行(100)一對面的中心B心格子（B）：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂和平行(010)一對面的中心體心格子（I）：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂和體中心。

面心格子（F）：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂和三對面的中心。

abcd

圖8－2四種格子類型a.原始格子b.底心格子c.體心格子d.面心格子4、十四種布拉維格子綜合考慮平行六面體的形狀和結(jié)點(diǎn)分布情況，在晶體結(jié)構(gòu)中只可能出現(xiàn)14種不同型式的空間格子。這是由布拉維（A.Bravais）于1848年最先推導(dǎo)出來的，故稱布拉維格子。

既然平行六面體有七種形狀和四種結(jié)點(diǎn)分布類型，為什么不是7×4＝28種布拉維格子呢？一、某些類型的格子彼此重復(fù)并可轉(zhuǎn)換;二、一些不符合某晶系的對稱特點(diǎn)而不能在該晶系中存在。例如：三斜面心格子可轉(zhuǎn)變?yōu)轶w積更小的三斜原始格子。三斜面心格子可轉(zhuǎn)變?yōu)轶w積更小的三斜原始格子圖解單斜B心格子（細(xì)線）轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡痹几褡樱ù志€）的圖解a體視圖b（010）面投影圖四方底心格子（虛線）轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆皆几褡樱▽?shí)線）圖解三方體心格子（虛線）轉(zhuǎn)變?yōu)槿皆几褡樱▽?shí)線）的圖解注：六方原始格子可以轉(zhuǎn)化成具有雙重體心的菱面體格子，同樣三方菱面體格子也可轉(zhuǎn)換為具有雙重體心的六方格子，它的體積相當(dāng)于菱面體格子的三倍。這兩種轉(zhuǎn)換的格子均不符合選擇原則。但為了適應(yīng)晶體的布拉維定向，三方菱面體格子常按六方格子進(jìn)行轉(zhuǎn)換。六方原始格子（細(xì)線）轉(zhuǎn)變?yōu)殡p重體心的菱面體格子（粗線）的圖解三方原始菱面體格子（細(xì)線）轉(zhuǎn)變?yōu)殡p重體心的六方格子（粗線）的圖解§8—2晶格缺陷概念：晶格缺陷是指在晶體結(jié)構(gòu)中的局部范圍內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)排列偏離了格子構(gòu)造規(guī)律的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的熱震動、受到輻射、應(yīng)力作用等。晶格缺陷按照其在晶體結(jié)構(gòu)中分布的幾何特點(diǎn)可分為以下幾種類型：點(diǎn)缺陷線缺陷面缺陷體缺陷點(diǎn)缺陷概念：發(fā)生在一個(gè)或若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)范圍內(nèi)所形成的晶格缺陷。常見的點(diǎn)缺陷表現(xiàn)為：空位、填隙、替位。在離子晶格中，點(diǎn)缺陷還可以俘獲電子或空穴。當(dāng)光波入射晶體中時(shí)，可使電子發(fā)生遷移并與缺陷發(fā)生作用、吸收某些波長的光波的能量而呈色。色心：能吸收某些光波能量而使晶體呈色的點(diǎn)缺陷稱為色心。

空位：晶格中應(yīng)有質(zhì)點(diǎn)占據(jù)的位置因缺失質(zhì)點(diǎn)而造成空位。如圖中Vm和2Vm分別為單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的空位和兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的雙空位。（圖）圖8－3點(diǎn)缺陷的主要的表現(xiàn)形式Vm

空位2Vm

雙空位Mi填隙質(zhì)點(diǎn)M替位質(zhì)點(diǎn)填隙：在晶體結(jié)構(gòu)中正常排列的質(zhì)點(diǎn)之間，存在多余的質(zhì)點(diǎn)填充晶格空隙的現(xiàn)象。這種填隙的質(zhì)點(diǎn)可以是晶體自身固有成分的質(zhì)點(diǎn)，也可是其他雜質(zhì)成分的質(zhì)點(diǎn)替位：雜質(zhì)成分的質(zhì)點(diǎn)代替了晶體本身固有成分的質(zhì)點(diǎn)，并占據(jù)了被替代質(zhì)點(diǎn)的晶格位置的現(xiàn)象稱為替位。由于替位和被替位的質(zhì)點(diǎn)間的半徑、電價(jià)等方面存在差異，因而造成不同形式、程度不等的晶格畸變。（圖）圖8－4替位所造成的晶格缺陷（畸變）線缺陷概念：在晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沿某條線（行列）方向上的周圍局部范圍內(nèi)所產(chǎn)生的晶格缺陷。表現(xiàn)形式：位錯位錯（dislocation）：在晶體中的某些區(qū)域內(nèi)，一列或數(shù)列質(zhì)點(diǎn)發(fā)生有規(guī)律的錯亂排列現(xiàn)象。柏氏矢量：位錯可以視為晶格的局部滑動造成的，因此1939年柏格斯（Burgers）提出用晶格滑動的矢量來表示位錯的特征，該矢量稱為柏氏矢量。根據(jù)柏氏矢量與位錯線的關(guān)系，位錯可分為：刃位錯、螺旋位錯、及混合位錯等類型。刃位錯：位錯線與柏氏矢量（b）垂直的位錯。圖中是一具刃位錯的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。螺旋位錯：位錯線與柏氏矢量（b）平行的位錯。（圖）混合位錯：柏氏矢量與位錯線既不平行也不垂直的位錯。面缺陷概念：沿晶格內(nèi)或晶粒間某些面的兩側(cè)局部范圍內(nèi)所出現(xiàn)的晶格缺陷。種類：

平移界面堆垛層錯晶界亞晶界平移界面：晶格中的一部分沿某一面網(wǎng)相對于另一部分滑動。以滑動面為界，格子構(gòu)造規(guī)律被破壞。堆垛層錯：晶體結(jié)構(gòu)中相互平行的堆積層有其固有的重復(fù)排列順序。如果堆垛層偏離了原來固有的順序，則視為產(chǎn)生了堆垛層錯。晶界：同種晶體內(nèi)部結(jié)晶方位不同的兩晶格間的界面。按結(jié)晶方位差異的大小，將晶界分為小角晶界和大角晶界。小角晶界：兩晶格間結(jié)晶方位之差小于15o的晶界。例如：傾斜晶界和扭轉(zhuǎn)晶界。大角晶界：兩晶格間結(jié)晶方位之差大于15o的晶界。圖8－5兩種小角度傾斜晶界示意圖a對稱傾斜晶界b不對稱傾斜晶界圖8－6大角度傾斜晶界結(jié)構(gòu)示意圖（a）圖8－7大角度傾斜晶界結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖8－8大角度傾斜晶界結(jié)構(gòu)示意圖（c）亞晶界：實(shí)際晶體中，晶格可視為由許多相互間取向并非嚴(yán)格一致，其結(jié)晶方位有很小的差異呈鑲嵌狀的小塊晶格所組成。這些小塊晶體稱為亞晶（亞結(jié)構(gòu)或鑲嵌塊）。亞晶界的概念：兩相鄰亞晶的邊界稱為亞晶界