[물리전자] 구조론

# Types of Solids

1. amorphous- random한 원자배열을 갖는 고체구조

2. polycrystalline- 부분적으로 일정한 원자배열(grain 내에서 규칙적인 배열)

3. single crystal- 전영역에서 원자들이 일정한 규칙을 가지는 구조

 

고체의 구조

-grain:구조내에서 규칙적인 부분이 드러나는 단위(부분적으로 일정한 부분이 존재함)

 

#Space Lattice

-Lattice: periodic arrangement of atoms in the crystal

격자는 격자점의 분포를 뜻하며 원자의 배열형태를 의미한다.

-Lattice point: 격자점(각구조를 이루는 꼭지점)

격자구조의 point

-Unit cell: 구조전체를 대변할수있는 주기적으로 반복되는 구성요소

Crystal Lattice의 특성을 결정짓게 해주는 가장 기본적인 단위그룹을 뜻하며 단위셀에 따라서 그 물체의 특성이 결정된다.

Lattice

Unit cell

#3가지 Lattice구조

1. Simple cubic(SC)-정육면체 각 꼭짓점에 격자점이 위치하는구조

2. Boby-centered cubic(BCC)-정육면체 각 꼭짓점+정육면체 중앙에 격자점이 위치하는 구조

3. Face-centered cubic(FCC)-정육면체 각 꼭짓점+각면의 중앙에 격자점이 위치하는 구조

각각은 정육면체 구조에서 격자점이 어떻게 위치하는지에 따라서 달라지는 유닛셀에대한 구조를 말한다. 각각의 레티스 구조에 따른 물질의 특성이 다르며, 구성하는 물질에 따라서도 레티스 구조가 다르다. 따라서 기본적인 특성들은 알고있어서 해석이 가능할것이다.

각각의 정육면체 레티스 구조

 

	Simple cubic(SC)	Boby-centered cubic(BCC)	Face-centered cubic(FCC)
부피	a^3	a^3	a^3
격자점	8	9(8+1)	14(8+6)
단위 셀당 원자수	1(8*1/8)	2(1+8*1/8)	4(8*1/8+6*1/2)
부피 밀도(셀당 원자수/부피)	1/a^3	2/a^3	4/a^3
단위 셀 부피	a^3	a^3/2	a^3/4
이웃한 격자점 수	6	8	12
이웃한 격자점 사이 거리	a	(root(3)/2)a	(root(2)/2)a
각 구체의 반지름	a/2	(root(3)/4)	(root(2)/4)a
충진율(원자수*부피/전체부피)	52.4%	68%	74%

각 구조에 대한 물리적 성질은 다음과 같다. 특히 구체의 반지름과 충진율은 밀도나 plane의 해석에있어서 많이 사용되는 개념이므로 꼭 이해하고 넘어가자.

 

Simple cubic(SC)

Boby-centered cubic(BCC)

 

Face-centered cubic(FCC)

각 구조에 따른 구체의 반지름은 구조단면을 통해서 유도할수있다. FCC같은 구조에서는 중앙에 하나의 구체가 더있는 경우이므로 노란선을 따라서 단면을 해석하고 단면에 따라 얼마나 구체가 포함되어있는지 판단한후 구체의 반지름을 결정한다.