Crystal LabSEMICONDUCTOR PHYSICS
Interactive crystal studio

看见晶体,
理解秩序。

从原子如何排列开始理解半导体。旋转晶胞、观察近邻关系,在 BCC 与 FCC 之间切换,把抽象的晶体学参数变成直观的空间图像。

交互式三维晶胞 BCC / FCC 互动仿真:统计 + 漂移扩散 + PN 结 →
课堂提示
结构切换用于几何对比,不代表材料发生真实相变的原子迁移路径。
UNIT CELL / 3D VIEW
浏览器需要支持 Canvas 才能显示三维晶胞。
体心立方 BODY-CENTERED CUBIC
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配位数
8
晶胞原子数
2
致密度
0.6868%

01 / Structure comparison

两种立方晶格,一图读懂

顶点原子由相邻晶胞共享。比较结构时,不只要看原子画在哪里,还要计算真正属于一个晶胞的原子数。

BCC

体心立方

BODY-CENTERED CUBIC

N = 8 × 1/8 + 1 = 2

八个顶点各有一个原子,立方体中心还有一个原子。体心原子与八个顶点原子等距,因此配位数为 8。

  • 最近邻距离√3a / 2
  • 原子排列特点非最密堆积
  • 典型材料α-Fe、W、Mo
FCC

面心立方

FACE-CENTERED CUBIC

N = 8 × 1/8 + 6 × 1/2 = 4

除八个顶点外,六个面的中心各有一个原子。每个原子周围有 12 个最近邻,是等径球体的密堆积方式之一。

  • 最近邻距离√2a / 2
  • 原子排列特点立方最密堆积
  • 典型材料Al、Cu、Au、γ-Fe
02 / Learning notes

从几何结构走向物理性质

晶格并不是材料的全部,但它决定了原子间距、对称性与周期性势场,是理解能带和载流子运动的起点。

01

配位数

一个原子周围最近邻原子的数量。BCC 为 8,FCC 为 12。最近邻关系影响原子间相互作用与材料稳定性。

02

晶胞原子数

顶点原子被 8 个晶胞共享,面心原子被 2 个晶胞共享,体心原子完全属于当前晶胞。共享规则是计算的关键。

03

致密度

晶胞中原子总体积与晶胞体积之比。BCC 约为 0.68,FCC 约为 0.74,反映原子堆积的紧密程度。