Estrutura constante - Lattice constant

Definição de célula unitária usando paralelepípedo com comprimentos a , b , c e ângulos entre os lados dados por α , β , γ

A constante de rede , ou parâmetro de rede , refere-se à dimensão física das células unitárias em uma rede de cristal . Grades em três dimensões têm, geralmente, três constantes de rede, referidos como um , b , e c . No entanto, no caso especial de estruturas cristalinas cúbicas , todas as constantes são iguais e são referidos como um . Da mesma forma, em estruturas de cristal hexagonal , as constantes a e b são iguais, e nos referimos apenas às constantes a e c . Um grupo de constantes de rede pode ser referido como parâmetros de rede . No entanto, o conjunto completo de parâmetros de rede consiste nas três constantes de rede e nos três ângulos entre elas.

Por exemplo, a constante de rede para o diamante é um = 3,57 Å a 300  K . A estrutura é equilátero, embora sua forma real não possa ser determinada apenas a partir da constante de rede. Além disso, em aplicações reais, normalmente a constante de rede média é fornecida. Perto da superfície do cristal, a constante de rede é afetada pela reconstrução da superfície que resulta em um desvio de seu valor médio. Como as constantes de rede têm a dimensão do comprimento, sua unidade SI é o metro . As constantes de rede são tipicamente da ordem de vários ångströms (ou seja, décimos de nanômetro ). As constantes de rede podem ser determinadas usando técnicas como difração de raios-X ou com um microscópio de força atômica . A constante de rede de um cristal pode ser usada como um padrão de comprimento natural de alcance nanométrico.

No crescimento epitaxial , a constante de rede é uma medida da compatibilidade estrutural entre diferentes materiais. A correspondência constante da rede é importante para o crescimento de camadas finas de materiais em outros materiais; quando as constantes diferem, as tensões são introduzidas na camada, o que impede o crescimento epitaxial de camadas mais espessas sem defeitos.

Volume

O volume da célula unitária pode ser calculado a partir dos comprimentos e ângulos constantes da rede. Se os lados da célula unitária são representados como vetores, então o volume é o produto triplo escalar dos vetores. O volume é representado pela letra V . Para a célula unitária geral

${\ displaystyle V = abc {\ sqrt {1 + 2 \ cos \ alpha \ cos \ beta \ cos \ gamma - \ cos ^ {2} \ alpha - \ cos ^ {2} \ beta - \ cos ^ {2} \ gamma}}.}$

Para redes monoclínicas com α = 90 ° , γ = 90 ° , isso simplifica para

${\ displaystyle V = abc \ sin \ beta.}$

Para redes ortorrômbicas, tetragonais e cúbicas com β = 90 ° também, então

${\ displaystyle V = abc.}$

Correspondência de treliça

O casamento de estruturas de rede entre dois materiais semicondutores diferentes permite que uma região de mudança de intervalo de banda seja formada em um material sem introduzir uma mudança na estrutura do cristal. Isso permite a construção de diodos emissores de luz avançados e lasers de diodo .

Por exemplo, o arsenieto de gálio , o arsenieto de gálio e o arsenieto de alumínio têm constantes de rede quase iguais, tornando possível o crescimento de camadas quase arbitrariamente espessas de um no outro.

Graduação reticulada

Normalmente, os filmes de diferentes materiais crescidos no filme ou substrato anterior são escolhidos para coincidir com a constante de rede da camada anterior para minimizar a tensão do filme.

Um método alternativo é classificar a constante de rede de um valor para outro por uma alteração controlada da proporção da liga durante o crescimento do filme. O início da camada de classificação terá uma razão para combinar com a estrutura subjacente e a liga no final do crescimento da camada irá corresponder à estrutura final desejada para a camada seguinte a ser depositada.

A taxa de mudança na liga deve ser determinada pesando a penalidade da deformação da camada e, portanto, da densidade do defeito, em relação ao custo do tempo na ferramenta epitaxia.

Por exemplo, camadas de fosfeto de gálio e índio com um gap acima de 1,9 eV podem ser cultivadas em bolachas de arsenieto de gálio com classificação de índice.

Lista de constantes de rede

Referências

links externos

• Como Encontrar Constante de Malha