[科普中国]-双晶面

双晶面是指双晶中的一个假想平面，通过它的反映，可使双晶中的一个单晶体与另一个单晶体重合或处于平行的方位。双晶面不可能与单晶体中的对称面平行。双晶面的方向通常用平行于某晶面或垂直于某一晶棱的方式来表示。1

双晶面简介双晶面是具有双晶的晶体内部的一个假想平面，即两个同种晶体按一定的对称规律连生的接触面。双晶面一般平行于晶体上的实际晶面或可能晶面，或者垂直于实际晶棱或可能晶棱。从力学性质而言，双晶面是一个机械脆弱面，对宝石的质量有影响，加工设计时对存在双晶面的宝石要特别留心。2

例如石膏由两个个体组成燕尾状双晶，这两个个体通过一个平面（平行单晶体的（100）面）的反映可以重合，如下图所示。

尖晶石双晶的两个个体，通过平行于（111）的平面的反映可以重合（下图）。

双晶面一般平行于单晶体的实际晶面或可能晶面，或者垂直于单晶体的实际晶棱或可能晶棱。它可以用平行于某晶面或者垂直于某结晶轴来表示。例如，石膏燕尾双晶的双晶面平行于（100），尖晶石双晶的双晶面平行于（111）。

双晶面不可能平行于单晶体的对称面，否则就会使两个个体处于平行位置而成为平行连晶。3

双晶与双晶面双晶又称为孪晶或孪生晶体，指的是按一定的结晶学关系共生的两个晶体，其中一个晶体中的原子排列可以通过镜面反映或旋转180°而与另一晶体中的原子重合，分别称之为反映双晶或旋转双晶。构成反映双晶的两个晶体必有一共同的晶面，称为双晶面，也就是反映面。而旋转双晶则以一个2次轴相关连，称为双晶轴。下图表示反映双晶的双晶关系。

双晶现象在半导体单晶等人工晶体的制备过程中是经常见到的现象，因此了解双晶及双晶规律对于解释晶体生长过程中的一些现象是很有帮助的。

锗、硅、砷化镓等晶体的双晶一般都是反映双晶，其双晶面即是{111}型晶面。从结构关系看，锗硅等金刚石结构晶体的双晶反映面是通过两个最紧邻的共价原子的连线的中心，且垂直于此连线的平面。我们在拉单晶时常看到的俗称为“抛物线”的现象，实际上就是出现双晶的现象，而“抛物线”（实际上是一椭圆线），就是双晶面{111}与圆柱状晶体斜交时的交线。如下图所示。4

拉制锗硅等立方晶系的半导体单晶时，若原来籽晶方向为型方向时，则双晶面{111}一般都与晶体轴线斜交成19.47°。发生双晶现象以后，原来上面一段晶体I的[111]方向（即籽晶方向）到下面一段晶体Ⅱ后，就是[]方向了，这可以用X光或激光定向加以实验证明，但更方便的是可从晶体的标准投影直接决定。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学