Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кристаллдағы бірлік жасушалардың физикалық өлшемдері
Physical dimensions of unit cells in a crystal
Тор тұрақтысы немесе тор параметрі – кристалл торындағы бірлік жасушалардың геометриясын анықтайтын физикалық өлшемдер мен бұрыштардың бірі және кристаллдағы атомдар арасындағы қашықтыққа пропорционалды. Жасырақтағы кубтық кристалда тек бір тор тұрақтысы болады – атомдар арасындағы қашықтық, бірақ әдетте үш өлшемді торлар алты тор тұрақтысына ие: үш жасуша қабырғасының ұзындығы a, b және c, олар бір төбеде түйіседі, және осы қабырғалар арасындағы бұрыштар α, β және γ. Кристалдық тор параметрлері a, b және c ұзындық өлшемдерімен сипатталады. Бұл үш сан бірлік жасушаның мөлшерін көрсетеді, яғни берілген атомнан сол бағдардағы және орналасудағы көрші жасушадағы бірдей атомға дейінгі қашықтық (өте қарапайым кристалл құрылымдарында болмаса, бұл міндетті түрде ең жақын көршіге дейінгі қашықтық емес). Олардың СИ бірлігі – метр, бірақ олар көбінесе ангстремдермен (Å) беріледі; бір ангстрем 0,1 нанометрге (нм) немесе 100 пикометрге (pm) тең. Типик мәндер бірнеше ангстремнен басталады. Бұрыштар α, β және γ әдетте градустармен көрсетіледі.
A lattice constant or lattice parameter is one of the physical dimensions and angles that determine the geometry of the unit cells in a crystal lattice, and is proportional to the distance between atoms in the crystal. A simple cubic crystal has only one lattice constant, the distance between atoms, but in general lattices in three dimensions have six lattice constants: the lengths a, b, and c of the three cell edges meeting at a vertex, and the angles α, β, and γ between those edges. The crystal lattice parameters a, b, and c have the dimension of length. The three numbers represent the size of the unit cell, that is, the distance from a given atom to an identical atom in the same position and orientation in a neighboring cell (except for very simple crystal structures, this will not necessarily be distance to the nearest neighbor). Their SI unit is the meter, and they are traditionally specified in angstroms (Å); an angstrom being 0.1 nanometer (nm), or 100 picometres (pm). Typical values start at a few angstroms. The angles α, β, and γ are usually specified in degrees.
Кіріспе
Қатты күйдегі химиялық зат кристаллдар құрауы мүмкін, онда атомдар, молекулалар немесе иондар кеңістікте мүмкін болатын кристаллдық жүйелердің (тор типтерінің) шектеулі санының біріне сәйкес орналасады. Әрбір жүйе затқа тән, жақсы анықталған тор параметрлері жиынтығымен сипатталады. Бұл параметрлер әдетте температураға, қысымға (немесе, жалпы алғанда, кристалл ішіндегі механикалық кернеудің жергілікті жағдайына), электр және магнит өрістеріне, сондай-ақ изотоптық құрамына байланысты. Тор, әдетте, қоспалардың, кристалл ақауларының және кристалл бетінің жанында бұрмаланады. Нұсқаулықтарда келтірілген параметрлердің мәндері осы орталық шарттарды көрсетуі керек және олар өлшеу қателігіне ұшырайтын орташа мәндер болып табылады. Кристалл жүйесіне байланысты, кейбір ұзындықтар тең немесе барлығы бірдей болуы мүмкін, ал кейбір бұрыштардың белгілі бір мәндері болуы мүмкін. Мұндай жүйелерде алты параметрдің тек бір бөлігін ғана көрсету жеткілікті. Мысалы, кубтық жүйеде барлық ұзындықтар тең және барлық бұрыштар 90° болғандықтан, тек 'a' ұзындығын көрсету жеткілікті. Бұл алмазға тән, оның a = 3.57 [[ангстром 300 К-де. Сол сияқты, гексагондық жүйеде 'a' және 'b' тұрақтылары тең, ал бұрыштар 60°, 90° және 90° болады, сондықтан геометрия тек 'a' және 'c' тұрақтыларымен анықталады. Кристалдық заттың тор параметрлерін рентгендік дифракция немесе атомдық күш микроскопы сияқты әдістер арқылы анықтауға болады. Оларды нанометрлік диапазонның табиғи ұзындық стандарты ретінде қолдануға болады. Кристалл қабатын әртүрлі құрамдағы субстратқа эпитаксиалды өсіру кезінде, кернеу мен кристалл ақауларын азайту үшін тор параметрлерін сәйкестендіру қажет.
A chemical substance in the solid state may form crystals in which the atoms, molecules, or ions are arranged in space according to one of a small finite number of possible crystal systems (lattice types), each with fairly well defined set of lattice parameters that are characteristic of the substance. These parameters typically depend on the temperature, pressure (or, more generally, the local state of mechanical stress within the crystal), electric and magnetic fields, and its isotopic composition. The lattice is usually distorted near impurities, crystal defects, and the crystal's surface. Parameter values quoted in manuals should specify those environment variables, and are usually averages affected by measurement errors. Depending on the crystal system, some or all of the lengths may be equal, and some of the angles may have fixed values. In those systems, only some of the six parameters need to be specified. For example, in the cubic system, all of the lengths are equal and all the angles are 90°, so only the a length needs to be given. This is the case of diamond, which has 1=a = 3.57 [[angstrom at 300 K. Similarly, in hexagonal system, the a and b constants are equal, and the angles are 60°, 90°, and 90°, so the geometry is determined by the a and c constants alone. The lattice parameters of a crystalline substance can be determined using techniques such as X ray diffraction or with an atomic force microscope. They can be used as a natural length standard of nanometer range. In the epitaxial growth of a crystal layer over a substrate of different composition, the lattice parameters must be matched in order to reduce strain and crystal defects.
Жадының сәйкестігі
Екі түрлі жартылай өткізгіш материалдың тор құрылымдарының үйлесуі кристалл құрылымын өзгертпестен, материалда жолақтық аралықтың өзгеру аймағын жасауға мүмкіндік береді. Бұл озық жарықдиодтар мен диодты лазерлер құрастыруға жол ашады. Мысалы, галлий арсениді, алюминий-галлий арсениді және алюминий арсенидінің тор тұрақтылары шамалы ғана ерекшеседі, соның арқасында оларды бірінің үстіне бірі кез келген қалыңдықтағы қабаттар түрінде өсіруге болады.
Matching of lattice structures between two different semiconductor materials allows a region of band gap change to be formed in a material without introducing a change in crystal structure. This allows construction of advanced light emitting diodes and diode lasers. For example, gallium arsenide, aluminium gallium arsenide, and aluminium arsenide have almost equal lattice constants, making it possible to grow almost arbitrarily thick layers of one on the other one.
Жатырларды жіктеу
Көбінесе, бұрынғы пленка немесе субстрат үстінде өсетін әртүрлі материалдардың пленкалары, пленкадағы кернеуді азайту үшін алдыңғы қабаттың тор тұрақтысына сәйкес таңдалады. Балама әдіс – пленка өсу кезінде қорытпа құрамын бақыланатын түрде өзгерту арқылы тор тұрақтысын бір мәннен екіншісіне өзгерту. Градиентті қабаттың басындағы құрам негізгі торға сәйкес келеді, ал қабат өсуінің соңындағы қорытпа келесі жабылатын қабаттың қажетті соңғы торына сәйкес келеді. Қорытпа құрамының өзгеру жылдамдығын қабаттың деформациясының, демек, дефектілердің тығыздығының салдарына қарсы, эпитаксиялық жабдықтағы уақыт шығынына қарай салмақтау арқылы анықтау қажет. Мысалы, 1,9 эВ-тан жоғары тығыздық аралығы бар индий-галлий фосфидті қабаттарды галлий арсенидті пластиналарға индекстік градиентпен өсіруге болады.
Typically, films of different materials grown on the previous film or substrate are chosen to match the lattice constant of the prior layer to minimize film stress. An alternative method is to grade the lattice constant from one value to another by a controlled altering of the alloy ratio during film growth. The beginning of the grading layer will have a ratio to match the underlying lattice and the alloy at the end of the layer growth will match the desired final lattice for the following layer to be deposited. The rate of change in the alloy must be determined by weighing the penalty of layer strain, and hence defect density, against the cost of the time in the epitaxy tool. For example, indium gallium phosphide layers with a band gap above 1.9 eV can be grown on gallium arsenide wafers with index grading.
Желілік тұрақтылардың тізімі
+300 K температурадағы әртүрлі материалдар үшін кристалдық тор тұрақтылары Материал Кристалдық тор тұрақтылығы (Å) Кристалдық құрылым Сілтеме C (алмаз) 3.567 Алмаз (FCC) C (графит) a = 2.461 c = 6.708 Алтыбұрышты Si 5.431020511 Алмаз (FCC) Ge 5.658 Алмаз (FCC) SiC a = 3.086 c = 10.053 Вурцит ZnO 4.580 Галит (FCC) Fe 2.856 BCC ZrC 0.974 4.698 Галит LiNbO3 a = 5.1483 c = 13.8631 Алтыбұрышты KTaO3 3.9885 Кубтық перовскит BaTiO3 a = 3.994 c = 4.034 Төртбұрышты перовскит SrTiO3 3.98805 Кубтық перовскит CaTiO3 a = 5.381 b = 5.443 c = 7.645 Ортабұрышты перовскит PbTiO3 a = 3.904 c = 4.152 Төртбұрышты перовскит EuTiO3 7.810 Кубтық перовскит SrVO3 3.838 Кубтық перовскит CaVO3 3.767 Кубтық перовскит BaMnO3 a = 5.673 c = 4.71 Алтыбұрышты CaMnO3 a = 5.27 b = 5.275 c = 7.464 Ортабұрышты перовскит SrRuO3 a = 5.53 b = 5.57 c = 7.85 Ортабұрышты перовскит YAlO3 a = 5.179 b = 5.329 c = 7.37 Ортабұрышты перовскит
+Lattice constants for various materials at 300 K Material Lattice constant (Å) Crystal structure Ref. C (diamond) 3.567 Diamond (FCC) C (graphite) a = 2.461c = 6.708 Hexagonal Si 5.431020511 Diamond (FCC) Ge 5.658 Diamond (FCC) SiC a = 3.086c = 10.053 Wurtzite ZnO 4.580 Halite (FCC) Fe2.856BCC |ZrC0.974.698Halite |LiNbO3a = 5.1483c = 13.8631Hexagonal |KTaO33.9885Cubic perovskite |BaTiO3a = 3.994c = 4.034Tetragonal perovskite |SrTiO33.98805Cubic perovskite |CaTiO3a = 5.381b = 5.443c = 7.645Orthorhombic perovskite |PbTiO3a = 3.904c = 4.152Tetragonal perovskite |EuTiO37.810Cubic perovskite |SrVO33.838Cubic perovskite |CaVO33.767Cubic perovskite |BaMnO3a = 5.673c = 4.71Hexagonal |CaMnO3a = 5.27b = 5.275c = 7.464Orthorhombic perovskite |SrRuO3a = 5.53b = 5.57c = 7.85Orthorhombic perovskite |YAlO3a = 5.179b = 5.329c = 7.37Orthorhombic perovskite