新型半导体衬底材料AlN的晶格结构与物理特性

AlN的晶格结构是铅锌矿结构（六方对称性的晶体）。

物理特性：比重3.32g/cm3；熔点2750℃；相对介电常数8.5（静态），4.6（高频）；具有直接跃迁能带结构；禁带宽度6.2eV；........等。

碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）。

1、碳化硅（SiC）

碳化硅，化学式SiC，俗称金刚砂，宝石名称钻髓，为硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物，碳化硅在大自然以莫桑石这种稀罕的矿物的形式存在。自1893年起碳化硅粉末被大量用作磨料。

2、氮化镓（GaN）

氮化镓是氮和镓的化合物，是一种III族和V族的直接能隙的半导体，自1990年起常用在发光二极管中。

此化合物结构类似纤锌矿，硬度很高。氮化镓的能隙很宽，为3.4电子伏特，可以用在高功率、高速的光电元件中，例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管，可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光的条件下，产生紫光激光。

3、氧化锌（ZnO）

氧化锌是锌的氧化物，难溶于水，可溶于酸和强碱。它是白色固体，故又称锌白。它能通过燃烧锌或焙烧闪锌矿取得。在自然中，氧化锌是矿物红锌矿的主要成分。人造氧化锌有两种制造方法：由纯锌氧化或烘烧锌矿石而成。

4、金刚石

金刚石（diamond），俗称“金刚钻”，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体，化学式为C，也是常见的钻石的原身。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。

金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具，也是一种贵重宝石。

5、氮化铝（AlN）

氮化铝是铝的氮化物。纤锌矿状态的氮化铝是一种宽带隙的半导体材料。故也是可应用于深紫外线光电子学的半导体物料。

（1）核电荷数比As小4的原子为Cu，其基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；

故答案为：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；

（2）前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素和价电子构型分别是：氢（1s1）、碳（2s22p2）、氧（2s22p4）、磷（3s23p3）、铁（3d64s2共5种元素；

故答案为：5；

（3）类比NH3可推知NCl3中心原子杂化方式为sp3杂化，NCl3的空间构型为三角锥形；

故答案为：sp3杂化；三角锥形；

（4）依据题干信息“它们的晶体结构与单晶硅相似”，通过硅类推AlN的晶体类型为原子晶体，每个Al原子与4个N原子相连；

故答案为：4；原子；

（5）据图知a位置上的Cl原子形成了2个σ键，同时还有2个孤电子对，其杂化轨道类型为sp3杂化；

由于铜的化合价有+1、+2，已知KCuCl3中铜为+2价，则+1价的铜形成化合物的化学式为K2CuCl3；

故答案为：sp3杂化；K2CuCl3；

（6）根据铜晶胞为面心立方最密堆积，由边长可计算出晶胞的体积V=（361 pm）3≈4.70×10-23 cm3；根据m=ρ×V=9.00 g?cm-3×4.70×10-23cm3=4.23×10-22g；由于一个铜晶胞中含有的铜原子数为8×

1

8

+6×

1

2

=4（个），则NA=

63.6g?mol?1

1 4 ×4.23×10?22g

≈6.01×1023mol-1．

故答案为：4.70×10-23；4.23×10-22；6.01×10-23．

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