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第一章晶体结构离子晶体课件第1页，共28页，星期日，2025年，2月5日一、AX型结构AX型结构主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等类型的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl，NaCl是典型的离子晶体，NaCl晶体是一种透红外材料；ZnS带有一定的共价键成分，是一种半导体材料；NiAs晶体的性质接近于金属。第2页，共28页，星期日，2025年，2月5日表1-2-AX型化合物的结构类型与r+/r-的关系第3页，共28页，星期日，2025年，2月5日1.NaCl型结构NaCl属于立方晶系，结构中Cl－离子作面心立方最紧密堆积，Na+填充八面体空隙的100%；两种离子的配位数均为6；配位多面体为钠氯八面体[NaCl6]或氯钠八面体[ClNa6]；八面体之间共棱连接（共用两个顶点）；一个晶胞中含有4个NaCl“分子”。NaCl晶体结构第4页，共28页，星期日，2025年，2月5日2.立方ZnS（闪锌矿，zincblende）型结构结构中S2-离子作面心立方堆积，Zn2+离子交错地填充于8个小立方体的体心，即占据四面体空隙的1/2，正负离子的配位数均为4。一个晶胞中有4个ZnS“分子”。整个结构由Zn2+和S2-离子各一套面心立方格子沿体对角线方向位移1/4体对角线长度穿插而成。由于Zn2+离子具有18电子构型，S2-离子又易于变形，因此，Zn-S键带有相当程度的共价键性质。常见闪锌矿型结构有Be，Cd，Hg等的硫化物，硒化物和碲化物以及CuCl及?-SiC等。第5页，共28页，星期日，2025年，2月5日闪锌矿结构（a）晶胞结构（c）[ZnS4]分布及连接（b）（001）面上的投影反萤石（Na2O）第6页，共28页，星期日，2025年，2月5日3.CsCl型结构CsCl属于立方晶系，结构中正负离子作简单立方堆积，配位数均为8，晶胞分子数为1，键性为离子键。CsCl晶体结构也可以看作正负离子各一套简单立方格子沿晶胞的体对角线位移1/2体对角线长度穿插而成。CsCl晶胞图第7页，共28页，星期日，2025年，2月5日4.六方ZnS（纤锌矿，wurtzite）型结构及热释电性（1）结构解析纤锌矿属于六方晶系，点群6mm，空间群P63mc，晶胞结构如图1-2-所示。结构中S2-作六方最紧密堆积，Zn2+占据四面体空隙的1/2，Zn2+和S2-离子的配位数均为4。六方柱晶胞中ZnS的“分子数”为6，平行六面体晶胞中，晶胞分子数为2。结构由Zn2+和S2-离子各一套六方格子穿插而成。常见纤锌矿结构的晶体有BeO、ZnO、CdS、GaAs等晶体。第8页，共28页，星期日，2025年，2月5日图1-2-纤锌矿结构六方柱晶胞第9页，共28页，星期日，2025年，2月5日二、AX2型结构AX2型结构主要有萤石（CaF2，fluorite）型，金红石（TiO2，rutile）型和方石英（SiO2，?-cristobalite）型结构。其中CaF2为激光基质材料，在玻璃工业中常作为助熔剂和晶核剂，在水泥工业中常用作矿化剂。TiO2为集成光学棱镜材料，SiO2为光学材料和压电材料。AX2型结构中还有一种层型的CdI2和CdCl2型结构，这种材料可作固体润滑剂。AX2型晶体也具有按r+/r-选取结构类型的倾向，见表1-2-。第10页，共28页，星期日，2025年，2月5日表1-2-AX2型结构类型与r+/r-的关系第11页，共28页，星期日，2025年，2月5日立方晶系，点群m3m，空间群Fm3m，如图1-2-所示。Ca2+位于立方晶胞的顶点及面心位置，形成面心立方堆积，F－填充在八个小立方体的体心。Ca2+的配位数是8，形成立方配位多面体[CaF8]。F－的配位数是4，形成[FCa4]四面体，F－占据Ca2+离子堆积形成的四面体空隙的100%。晶胞分子数为4。由一套Ca2+离子的面心立方格子和2套F－离子的面心立方格子相互穿插而成。1.萤石（CaF2）型结构及反萤石型结构第12页，共28页，星期日，2025年，2月5日图1-2-萤石型结构（a）晶胞结构图（b）[CaF8]立方体及其连接（c）[FCa4]四面体及其连接第13页，共28页，星期日，2025年，2月5日2.金红石（TiO2）型结构结构中O2-离子作变形的六方最紧密堆积，正离子占据一半的八面体空隙位，并且交替占据，有一半是空的。八面体单元TiO6共边连接成