[科普中国]-闪锌矿结构

闪锌矿结构以硫化锌晶体为代表的一类化合物晶体的结构。由两种元素的原子各自形成面心立方晶格再沿对角线滑移对角线长度的四分之一套迭而成。1闪锌矿结构的典型例子是立方ZnS晶体。如图所示，闪锌矿结构同金刚石结构很相似，只是把单胞内的四个原子换成了另外一种原子，闪锌矿结构也是一种面心立方结构，其基元是位于(0，0，0)的S原子和位于(1/4，1/4，1/4)的Zn原子共同组成。立方BN、β-SiC、GaAs等都具有闪锌矿结构。2

简介闪锌矿结构又称为立方硫化锌结构，它具有和金刚石相似的结构，只是此时A、B两类原子是不同的元素S和Zn，如图1所示。闪锌矿结构的布拉菲格子是面心立方，它的基元包含一个Zn和一个S。围绕每个原子有4个等距离的异类原子，它们排在正四面体的顶角上，具有四面体共价键型。每个惯用原胞含有4个基元，即4个ZnS分子，如图1所示。每个原子有4个最近邻和12个次近邻，配位数为4。所有的Zn原子形成一个面心立方，所有的s原子也形成一个面心立方，整个闪锌矿可以看成是由这两个相互重叠的面心立方子格子，沿立方晶胞的体对角线平移1/4体对角线长度套构而成的。3

结构特点由化学元素周期表中的Ⅲ族元素硼、铝、镓、铟和V族元素氮、磷、砷、锑合成的Ⅲ一V族化合物，都是半导体材料，它们绝大多数具有闪锌矿型结构，但某些氮化物还可以按纤锌矿型结构结晶。

闪锌矿是一种锌的硫化物，是锌的主要矿石形态。在结晶学中，把由两种元素的原子按正四面体结构构成的立方系晶体点阵称为闪锌矿结构。闪锌矿结构与金刚石结构的几何形态完全相同，不同之处仅在于最邻近原子分属两种不同的元素。在闪锌矿结构的四面体原胞中，两种元素的原子分别占据着体心和顶角的位置。这种晶格可以看做由两个分别用不同原子构成的面心立方晶格沿对角线方向相互位移1/4空间对角线长度套构而成的复式格子。其晶胞的顶尖和面心原子是同类原子，而晶胞内部所包含的是4个异类原子，即一个闪锌矿结构的晶胞包含两种原子。4

主要应用闪锌矿结构氮化硼

闪锌矿结构氮化硼是高密度氮化硼的一种，具有闪锌矿晶体结构。除氮化硼外，常加入2%～35%的硼化钛、硼化锆或硼化铪。典型成分为：用爆炸压缩方法制备的具有闪锌矿结构的BN 90份，再加入TiB210份，两者均匀混和后成型，再在1400℃和58 kbar条件下热压。烧结后的氮化硼具有闪锌矿结构，维氏硬度3000，压缩强度4200MPa。5

闪锌矿结构半导体

闪锌矿结构半导体，如GaAs，GaSb，InSb，GaP和ZnTe等。它们和金刚石结构半导体Ge、Si颇为相似，但又不尽相同，其中GaAs，InSb等的反射谱及其指认更相似于Ge，而GaP则更相似于Si。6在器件和集成电路制造中使用的一些重要的半导体具有属于四面体的金刚石或闪锌矿结构，即每个原子被位于正四面体顶角的4个等价紧邻原子包围。

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学