Diamond Cubic   다이아몬드 입방정, 다이아몬드 단위격자, 다이아몬드 결정구조

(2020-10-16)

Diamond Structure, 다이아몬드 구조

1. 다이아몬드 입방정계 (Diamond Cubic system)                   ☞ 단위격자의 기하학적 형태 참조원소 例) 실리콘(Si),게르마늄(Ge),탄소(C) 등


  ㅇ 작은 단위 셀 : 작은 사면 입방체 (Small Tetrahedral Cubic)
     - 각 원자들이 4개의 공유결합에 의해 결합하고, (배위수 : 4, 즉, 4 nearest neighbors)
     - 정 사면체(Tetrahedron) 형태를 갖음                                ☞ 분자 기하 구조 참조

         

     * 작은 단위 셀의 특징
        . 셀 당 유효 원자 수 : 2개 = 4개 모서리 (1/4) x 4 + 1개 내부 원자 (1) x 1


  ㅇ 큰 단위 셀 : 큰 사면 입방체 (Large Tetrahedral Cubic) 
     - 작은 입방체(사면체)들이 모여서 큰 입방체(Cubic)가 만들어지도록 단위 셀을 선택
        . 큰 입방체는 8개의 작은 사면 입방체(Tetrahedral Cubic)를 포함하나, 
        . 이 중 4개 만이 실제 사면체를 형성함
        . 즉, 큰 입방체 내 실제 4개의 원자는, 작은 사면 입방체 중심에 있는 원자들임
            

     - 작은 사면 입방체의 모서리에 위치한 원자는, 면심 입방 격자점(fcc)에 해당
        . 따라서, 면심 입방 결정구조의 특별한 형태로 볼 수 있음
        


2. 특징

  ㅇ FCC 구조가 (a/4,a/4,a/4) 만큼 대각선 평행이동하여 연이어 서로 엇갈려 위치한 형태  
       

  ㅇ 큰 단위 셀의 특징
     - 셀 당 유효 원자 수
        . 8개 = 8개 모서리 (1/8) x 8 + 6개 면 (1/2) x 6 + 4개 내부 원자 (1) x 4
     - 인접 원자 간 거리 : (√3/4)a 
     - 원자 수 밀도 : 8/a3

     * Si(실리콘)일 경우에, 
        . a ≒ 5.43 []
        . 8/(5.43x10-8)3 ≒ 5×1022 [atoms/㎤]


[주요 결정구조 특징] 1. 체심 입방(BCC) 2. 면심 입방(FCC) 3. 조밀 육방(HCP) 4. 다이아몬드 입방정 5. 배위수 6. 원자 충전율

 
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