결정구조 및 분석 [3] Ceramic Crystal Structure

 

결정구조 및 분석 [2] Glass/ Amorphous, meta- stable, APF

 

 

1. 세라믹 Crystal Structure을 결정하는 요인

1)  ion의 상대적 크기

 

(+) 극 - (-) 극 사이의 거리 < (-)극 - (-)극 사이의 거리

 

2) 전하 중립성(Charge Neutrality)

전하의 합은 '0'이 되어야 한다.

2. Coordination Number과 Ionic Radius 사이의 관계

 

 

 

이 커지면 Coordination Number가 커진다.

 

 

 

위의 표는 음이온과 양이온의 비가 1:1일때만 적용이 가능하다

 

 

 

예제
- Octahedral Site의 최소 r_cation/r_anion 을 구하여라

 

예제
- ionic radii가 주어졌을때 FeO의 결정구조는 무엇일까?

 

 

2-1. Rocksalt 구조 (AX)

NaCl

 

위 Na와 Cl의 이온 반지름의 비를 통해서 결정구조를 알 수 있다.

 

MgO, FeO

2-2. Cesium Chloride (AX)

2-3. Zinc Blende Structure (AX) ★

 

cf.  Diamond 구조

diamond 구조

 

2-4. Fluorite Structure (AX2) ★

2-5. Perovskite (ABX3)

Q. A와 B의 선정 기준?

A. B의 산화수 > A의 산화수이다. 단, 산화수가 a, b가 같은 경우 이온 반지름이 작으면 b이다.

 

2-6. Spinel

2-7. Würtzite

- Zinc Blende와 동소체 관계로, 양이온: 음이온 = 1 : 1 관계이다.

- Zinc Blende와 배향이 다르다. Zinc Blende는 동일 방향을 바라보지만, Würtzite는 다른 방향을 바라본다.

 

Q. 차이가 나는 이유는 무엇일까?
A. Gibbs Free Energy에서의 차이가 있기 때문이다.

 

 GaAs는 Zinc Blende 결정 구조가 안정적이고, GaN은Würtzite 형태가 안정적이다. 따라서 단순히 화학식을 안다고 결정구조를 알 수 없다.