第6節(jié) 晶體的堆積方式(2)

    對(duì)于ABAB……緊密堆積方式，其球體在空間的分布是與空間格子中的六方格子相對(duì)應(yīng)，因此稱為六方最緊密堆積，其最緊密排列層平行于(0001)面。而ABCABC……緊密堆積方式，其球體在空間的分布與空間格子中的立方面心格子相一致，因此稱為立方最緊密堆積，其最緊密排列層平行于(111)面（圖2-63）。除了上述兩種堆積方式外，等大球體還有幾種堆積方式，但不是最緊密堆積，如體心立方堆積、簡單立方堆積、簡單六方堆積、體心四方堆積、四面體堆積等。此外，從上述的球體密堆積方式看，還可能有諸如ABCBABCB……等一系列不同方式，但這在晶體構(gòu)造中出現(xiàn)很少。六方最緊密堆積和立方最緊密堆積是晶體構(gòu)造中最常見的兩種方式。
    在上述的等大球體緊密堆積中，存在著兩種空隙。一種是處于四個(gè)球體包圍之中的空隙，四個(gè)球體中心之聯(lián)線恰好成一個(gè)四面體的形狀，稱為四面體空隙。這種空隙就是上面所述的未穿透兩層的空隙。另一種是處于六個(gè)球體包圍之中的空隙，六個(gè)球體中心之聯(lián)線恰好聯(lián)成一個(gè)八面體的形狀，稱為八面體空隙。這種空隙就是上面所述的連續(xù)穿透兩層的空隙。顯然八面體空隙的空間要大于四面體空隙的空間。
    現(xiàn)在來考察一下緊密堆積中球數(shù)和兩種空隙數(shù)之間的關(guān)系。分析圖2-61中任一球周圍的情況得出，在該球下面有緊靠它的3個(gè)八面體空隙和4個(gè)四面體空隙。如果按六方緊密堆積考慮，第三層和第一層相同，那么在該球的上部也有緊靠它的3個(gè)八面體空隙和4個(gè)四面體空隙。于是在六方緊密堆積中，每一個(gè)球的周圍共有6個(gè)八面體空隙和8個(gè)四面體空隙，而八面體空隙是由6個(gè)球共有，四面體空隙由4個(gè)球共有，因此屬于一個(gè)球體的八面體空隙和四面體空隙應(yīng)為6×1/6 = 1個(gè)八面體空隙和8×1/4 = 2個(gè)四面體空隙。于是可以得出推廣結(jié)論，若有n個(gè)等大球體作最緊密堆積，將有n個(gè)八面體空隙和2n個(gè)四面體空隙存在。對(duì)于ABCABC……型的立方緊密堆積，這一結(jié)果同樣正確。
（2）不等大球體的緊密堆積
    對(duì)不等大球體堆積，可以看成較大的球體作等大球體的最緊密堆積，較小的球按其本身的大小，充填在八面體或四面體空隙中，形成不等大球體的緊密堆積。這種堆積方式，在離子晶體構(gòu)造中相當(dāng)于半徑較大的陰離子作最緊密堆積，半徑較小的陽離子充填于空隙中。在實(shí)際晶體構(gòu)造中，陽離子的大小不一定能無間隙地充填在空隙中，往往是陽離子的尺寸稍大于空隙，而將陰離子略微“撐開”。相反，在某些晶體構(gòu)造中，陽離子的尺寸較小，填充在陰離子形成的空隙內(nèi)可以有一定的位移。這兩種結(jié)果都將可能導(dǎo)致陰離子近似地做最緊密堆積或出現(xiàn)某種程度的變形。
（本節(jié)完，本章完）