半导体常见的晶体结构

决定半导体材料的基本物理特性，即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说，晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵，通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样，点阵就成网格，称为晶格。由于晶格的周期性，可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元，来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元，格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性，称为原胞。结晶学取较大的重复单元，格点不仅在顶角上，还可在体心和面心上，这样的重复单元既反映晶格的周期性，也反映了晶体的对称性。

常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种，如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构，金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是，金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体

对角线的1/4方向套构，而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种，而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同，但在同一晶面或同一晶向上，两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系，其中硫原子呈六方密堆集，而锌原子则占据四面体间隙的一半，与闪锌矿相似，它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中，次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°，而在纤锌矿型中，则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近，会增强正负离子的相互吸引作用，因此，纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。

锗为银灰色晶体，原子序数32，原子量72.61,熔点937.4°C，沸点2830°C，密度5.35g/cm3，硬度6～6.5，是一种稀有金属，重要的半导体材料，室温下晶体锗质脆；有明显的非金属性质。

结构属性

晶体结构为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子，做不规则运动。锗晶体里的原子排列与金刚石一样，硬而且脆，锗化学性质稳定，常温下不与空气或水蒸汽作用，但在600～700℃时，很快生成二氧化锗。

锗石是自然界中含有锗元素的一类矿石的统称。锗是一种化学元素，也是一种稀有金属。锗的表面为银灰色晶体，性质与锡类似室温下晶体锗质脆，有明显的非金属性质；晶体结构为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子，做不规则运动。锗石的用途很广，在医学上，在工业上，都可以看到它的影子，锗石最常用在半导体之中，用来制造晶体管。

锗、锡和铅在元素周期表中是同属一族，后两者早被古代人们发现并利用，而锗长时期以来没有被工业规模的开采。这并不是由于锗在地壳中的含量少，而是因为它是地壳中最分散的元素之一，含锗的矿石是很少的。现代工业生产的锗，主要来自铜、铅、锌冶炼的副产品。

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