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crystal:ダイアモンド構造

ダイアモンド構造

硅素(シリコン; Si)とゲルマニウム(Ge)の結晶はダイアモンド構造をとる。 炭素(C)がこの構造のように配列したものが、ダイヤモンドである。

原子間距離${b}$
Si-Si2.35Å.
Ge-Ge2.44Å

$$ \vec{a}_1=(\frac{c}{2}, \frac{c}{2}, 0) $$ $$ \vec{a}_2=(\frac{c}{2}, 0, \frac{c}{2}) $$ $$ \vec{a}_3=(0, \frac{c}{2}, \frac{c}{2}) $$

基本格子ベクトルと単純基本格子ベクトル

$$ \begin{array}{l} |\vec{c}_1|=|\vec{c}_2|=|\vec{c}_3|=c\\ \vec{c}_1=(c,\,0,\,0)\\ \vec{c}_2=(0,\,c,\,0)\\ \vec{c}_3=(0,\,0,\,c)\\ |\vec{a}_1|=|\vec{a}_2|=|\vec{a}_3|=a\\ \vec{a}_1=(0,\,\frac{c}{2},\,\frac{c}{2})\\ \vec{a}_2=(\frac{c}{2},\,0,\,\frac{c}{2})\\ \vec{a}_3=(\frac{c}{2},\,\frac{c}{2},\,0)\\ a=\sqrt{\left(\frac{c}{2}\right)^2+\left(\frac{c}{2}\right)^2}=\frac{1}{\sqrt{2}}c\\ \end{array} $$

$$ \begin{array}{l} \vec{\rho}_0=(0,\,0,\,0)\\ \vec{\rho}_1=(\frac{c}{4},\,\frac{c}{4},\,\frac{c}{4})\\ b=\sqrt{\left(\frac{c}{4}\right)^2+\left(\frac{c}{4}\right)^2+\left(\frac{c}{4}\right)^2}=\frac{\sqrt{3}}{4}c\\ \end{array} $$

a b c
Si-Si 3.84Å 2.35Å 5.43Å
Ge-Ge 3.98Å 2.44Å 5.63Å

有用な関係式

$$ \begin{array}{l} \vec{a}_1=\frac{1}{2}\vec{c}_2+\frac{1}{2}\vec{c}_3\\ \vec{a}_2=\frac{1}{2}\vec{c}_1+\frac{1}{2}\vec{c}_3\\ \vec{a}_3=\frac{1}{2}\vec{c}_1+\frac{1}{2}\vec{c}_2\\ \end{array} $$

$$ \begin{array}{l} \vec{c}_1=-\vec{a}_1+\vec{a}_2+\vec{a}_3\\ \vec{c}_2= \vec{a}_1-\vec{a}_2+\vec{a}_3\\ \vec{c}_3= \vec{a}_1+\vec{a}_2-\vec{a}_3\\ \end{array} $$

$$ \begin{array}{l} \vec{c}_1+\vec{c}_2+\vec{c}_3= \vec{a}_1+\vec{a}_2+\vec{a}_3\\ \vec{\rho_1}=\frac{1}{4}(\vec{c}_1+\vec{c}_2+\vec{c}_3)= \frac{1}{4}(\vec{a}_1+\vec{a}_2+\vec{a}_3)\\ \end{array} $$

格子(原子)面間隔

crystal/ダイアモンド構造.txt · 最終更新: 2022/08/23 13:34 by 127.0.0.1

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