
【化】 superlattice structure
exceed; go beyond; overtake
【計】 hyperactive
【醫】 per-; ultra-
lattice
【計】 dot matrix; wire matrix
【化】 lattice
【醫】 lattice
frame; structure; composition; configuration; construction; fabric; mechanism
【計】 frame work
【醫】 constitution; formatio; formation; installation; structure; tcxture
超點陣結構(superlattice structure)是晶體材料中由兩種或多種不同原子層周期性交替排列形成的長程有序結構。該概念最早由材料科學家Lin C.C.在《金屬物理學報》提出,其核心特征表現為晶格常數擴大和對稱性降低的複合周期排列(Acta Metallurgica, 1964)。在漢英詞典中,"超點陣"對應"superlattice",強調其超越常規晶格周期的複合特性。
從物理機制分析,超點陣的形成源于異質原子間的特定相互作用:當兩種材料的晶格常數差異小于7%時(參考《固态物理學》Kittel C. 第8版),通過分子束外延技術可實現原子級的周期性堆垛。這種結構具有獨特的電子能帶特征,如IBM研究院在《應用物理快報》披露的量子限域效應(Appl. Phys. Lett. 1982),其布裡淵區折疊現象導緻新的能帶結構産生。
材料科學領域權威著作《晶體結構與性能》(Cahn R.W.著)指出,典型應用包括:1) III-V族半導體異質結(如GaAs/AlGaAs)用于激光二極管;2) 超硬材料TiN/AlN多層結構;3) 高溫超導YBa2Cu3O7-x體系。美國國家标準與技術研究院(NIST)數據庫收錄了超過200種經實驗驗證的超點陣構型。
超點陣結構(Superlattice Structure)是材料科學和固體化學中的核心概念,指原子或離子在晶體中呈現有序排列的周期性結構,常見于有序固溶體中。以下從定義、結構特征、類型和應用三個方面詳細解釋:
超點陣結構是固溶體在特定條件下(如溫度變化或成分調整)發生有序化後形成的晶體結構。此時,不同組元的原子(如A和B)不再隨機分布,而是占據晶體點陣中的固定位置,形成兩種或多種亞點陣的周期性排列。例如,在Cu-Au合金中,Cu和Au原子分别占據特定的亞點陣位置,而非隨機混合。這種有序排列會在X射線或中子衍射譜中産生超結構線,成為判斷超點陣的關鍵依據。
基于體心立方(bcc)結構的超點陣
基于面心立方(fcc)結構的超點陣
複合堆垛超點陣
在儲氫材料中,超點陣結構常由Laves相(如MgZn₂型)和CaCu₅型結構單元沿c軸堆垛形成,表現為六方(2H)或菱方(3R)兩種晶體類型。
超點陣結構在功能材料領域有重要應用:
超點陣的形成與熱力學條件密切相關,高溫下原子傾向于無序排列,而低溫或特定成分比例下會自發有序化。這一特性被廣泛用于設計高性能合金材料。
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