什么是晶胞？什么是各种晶系与晶格？

什么是晶胞？什么是各种晶系与晶格？

任何晶体都是由许多完全一样的基础单元“晶胞”所组成的。晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位。晶胞并置起来，则得到晶体。晶胞的代表性体现在以下两个方面：一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素（对称轴、对称面和对称中心）。 

一般来说，晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看成是无数晶胞无隙并置而成。所说的无隙即相邻晶体之间没有任何间隙；所说的并置即所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 

晶胞是能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元。其中既能够保持晶体结构的对称性而体积又最小者特称为“单位晶胞”，但也常简称为晶胞。其具体形状（图1）大小由它的三组棱长a、b、c及棱间交角α、β、γ（合称为“晶胞参数”）来表征，与空间格子中的单位平行六面体相对应。 

图1　晶胞参数 

如果把晶胞进行抽象化处理，把质点设想成点，把质点之间的化学键用直线连接，这就成了晶格。同一种物质的晶格尺寸与几何形状完全相等。物质不同，不但晶格的尺寸不同，就是晶格的几何形状也多种多样。但是晶格的几何形状不可能是任意的，因为有许多几何形状无法使其排列中间保持化学键相连的质点之间的距离，而且也无法不产生空隙或空洞，例如球形就不行，因为许多球体相组合无法不留空隙。立方体最容易彼此相接地填满，而且立方体也可以是长、宽、高都相等。长、宽、高都相等的称为立方晶格。也可以长、宽、高三者不相等，但6个面彼此的交角都是90°，这样的称为正交晶格。晶格的种类有7大类，称为7个晶系，它们是：立方晶系、正方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系、三角或菱形晶系、六角晶系。晶系只反映晶胞的几何形状，在同一几何形状下，质点的分布又不相同，经证明，共有14种晶格。各种晶系与晶格的结构如图2所示。

图2　各种晶系与晶格的结构示意 

绝大多数的半导体材料属立方晶系，其次是六角晶系。硅、锗、砷化镓、磷化镓、磷化铟、碲化镉均属立方晶系，而氮化镓、氮化铟、硫化锌、硫化镉等属六角晶系，但其中有些化合物又可形成立方晶系的晶体。