Mřížková konstanta

Mřížková konstanta neboli mřížkový parametr - rozměry elementární krystalové buňky krystalu . V obecném případě je základní buňkou rovnoběžnostěn s různými délkami hran, obvykle se tyto délky označují jako a , b , c . Ale v některých speciálních případech krystalové struktury se délky těchto hran shodují. Pokud jsou navíc hrany vycházející z jednoho vrcholu stejné a vzájemně kolmé , pak se taková struktura nazývá krychlová . Konstrukce se dvěma stejnými hranami pod úhlem 120 stupňů a třetí hranou k nim kolmou se nazývá šestiúhelníková .

Obecně se uznává, že parametry základní buňky jsou popsány 6 čísly: 3 délky hran a 3 úhly mezi hranami patřícími k jednomu vrcholu kvádru.

Například základní buňka diamantu  je krychlová a má parametr mřížky 0,357 nm při teplotě 300 K.

V literatuře se obvykle neuvádí všech šest parametrů mřížky, pouze průměrná délka hran buněk a typ mřížky.

Rozměr parametrů mřížky a , b , c v SI  je délka. Hodnota se vzhledem k její malé velikosti obvykle udává v nanometrech nebo angstromech ( 1 Å = 0,1 nm ).

Parametry mřížky lze experimentálně stanovit rentgenovou difrakční analýzou (historicky první metoda vyvinutá na počátku 20. století) nebo od konce 20. století mikroskopií atomárních sil . Parametr krystalové mřížky lze použít jako přirozenou referenci pro délku rozsahu nanometrů. [1] [2]

Objem jednotkové buňky

Objem základní buňky lze vypočítat se znalostí jejích parametrů (délky a úhly rovnoběžnostěnu). Pokud jsou tři sousední okraje buňky reprezentovány jako vektory, pak se objem buňky V rovná (až znaménko) trojitému skalárnímu součinu těchto vektorů (tj . skalárnímu součinu jednoho z vektorů a křížovému součinu z dalších dvou). Obecně

Pro monoklinické mřížky platí, že α = γ = 90° a vzorec se zjednoduší na

Pro ortorombické, tetragonální a kubické mřížky je úhel β také roven 90°, proto [3]

Vrstvené polovodičové heterostruktury

Stálost mřížkových parametrů rozdílných materiálů umožňuje získat vrstvené, s tloušťkou vrstvy několika nanometrů, sendviče různých polovodičů. Tato metoda poskytuje širokou zakázanou oblast ve vnitřní vrstvě polovodiče a používá se při výrobě vysoce výkonných LED diod a polovodičových laserů .

Shoda parametrů mřížky

Parametry mřížky jsou důležité při epitaxním růstu tenkých monokrystalických vrstev jiného materiálu na povrchu jiného monokrystalu - substrátu. Při značném rozdílu v mřížkových parametrech materiálů je obtížné získat monokrystalinitu a růst vrstvy bez dislokací . Například v polovodičové technologii pro pěstování epitaxních vrstev monokrystalického křemíku se jako heterosubstrát obvykle používá safír ( monokrystal oxidu hlinitého ) , protože oba mají téměř stejné mřížkové konstanty, ale s jiným typem syngonie má křemík kubický diamantový typ a safír má trigonální .

Obvykle jsou mřížkové parametry substrátu a pěstované vrstvy voleny tak, aby bylo zajištěno minimální napětí ve vrstvě filmu.

Dalším způsobem, jak sladit parametry mřížky, je metoda vytvoření přechodové vrstvy mezi fólií a substrátem, při které se parametr mřížky plynule mění (například přes vrstvu tuhého roztoku s postupným nahrazováním atomů materiálu substrátu atomy). filmu, který se pěstuje, takže parametr mřížky vrstvy tuhého roztoku v blízkosti samotného filmu se shoduje s tímto parametrem filmu).

Například vrstva fosfidu india galia s bandgapem 1,9 eV může být pěstována na plátku arsenidu galia pomocí metody mezivrstvy.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ R. V. Lapshin. Automatická boční kalibrace skenerů tunelového mikroskopu  //  Review of Scientific Instruments : deník. - USA: AIP, 1998. - Sv. 69 , č. 9 . - str. 3268-3276 . — ISSN 0034-6748 . - doi : 10.1063/1.1149091 .
  2. ↑ R. V. Lapshin. Distribuovaná kalibrace skeneru mikroskopické sondy v rozsahu nanometrů necitlivá na drift: Real mode  //  Applied Surface Science: journal. — Nizozemsko: Elsevier BV, 2019. — Sv. 470 . - S. 1122-1129 . — ISSN 0169-4332 . - doi : 10.1016/j.apsusc.2018.10.149 .
  3. ↑ Odd. of Crystallography & Struc. Biol. CSIC. 4. Přímé a reciproké mřížky (4. června 2015). Získáno 9. června 2015. Archivováno z originálu dne 4. května 2021.
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie