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❒ 結晶學的硬球模型
我們先將固體內的原子想像成一顆顆「圓形的硬球」，就好像小時候玩的彈珠一樣，則固體材料內原子的排列方式就好像彈珠的排列方式。由於原子如果排列得很整齊，則必須是一直重複同一種排列方式，因此我們只需要討論這些重複排列的一小部分即可，這些重複排列的部分稱為「單位晶胞(Unit cell)」，單位晶胞的邊長稱為「晶格常數(Lattice constant)」。晶格常數的大小受到原子大小與原子排列的影響，不同種類的原子大小不同，原子排列方式也不同，所以會有不同的晶格常數。

❒ 簡單立方(SC：Simple Cubic)
在單位晶胞的八個角落各放一個原子，如＜圖一(a)＞所示，則這種排列稱為「簡單立方(SC)結晶」，如果我們只畫出原子核，結果如＜圖一(b)＞所示，記得原子與原子之間是沒有空隙的，圖中的空隙其實是電子存在的空間，將單位晶胞重複排列可以得到＜圖一(c)＞所示的簡單立方結晶固體。

圖一　簡單立方(SC)結晶。

❒ 體心立方(BCC：Body Center Cubic)
在單位晶胞的八個角落各放一個原子，並且在正方體的中心放一個原子，則這種排列稱為「體心立方(BCC)結晶」，如＜圖二(a)＞所示。如果我們只畫出原子核，結果如＜圖二(b)＞所示，記得原子與原子之間是沒有空隙的，圖中的空隙其實是電子存在的空間，將單位晶胞重複排列可以得到＜圖二(c)＞所示的體心立方結晶固體。在自然界中，鐵、鉻、鈉等固體如果形成結晶則為BCC排列，請自行參考元素週期表。

圖二　體心立方(BCC)結晶。

❒ 面心立方(FCC：Face Center Cubic)
在單位晶胞的八個角落各放一個原子，並且在正方體的六個表面各放一個原子，則這種排列稱為「面心立方(FCC)結晶」，如＜圖三(a)＞所示。如果我們只畫出原子核，結果如＜圖三(b)＞所示，記得原子與原子之間是沒有空隙的，圖中的空隙其實是電子存在的空間，將單位晶胞重複排列可以得到＜圖三(c)＞所示的面心立方結晶固體。在自然界中，金、銀、銅等固體如果形成結晶則為FCC排列，請自行參考元素週期表。知識力www.ansforce.com。

圖三　面心立方(FCC)結晶。

❒ 鑽石結構(DIA：Diamond structure)
鑽石結構較為複雜，在面心立方(FCC)的單位晶胞中(大顆的球)，插入另外四個原子(小顆的球)，則這種排列稱為「鑽石結構(DIA)結晶」，如＜圖四(a)＞所示。在自然界中，碳、矽、鍺等固體如果形成結晶則為鑽石結構排列，請自行參考元素週期表。

圖四　鑽石結構(DIA)結晶。

碳原子如果排列成鑽石結構就是俗稱的「鑽石(Diamond)」，如＜圖四(b)＞所示，所以我們將這種排列方式稱為「鑽石結構」。
➤鑽石(Diamond)：鑽石是「碳的鑽石結構結晶」，如果圖中大顆原子是碳原子，小顆原子也是碳原子，則這塊固體稱為「鑽石」。知識力www.ansforce.com。
➤矽晶圓(Silicon wafer)：單晶矽晶圓是「矽的鑽石結構結晶」，如果圖中大顆原子是矽原子，小顆原子也是矽原子，則這塊固體稱為「矽晶圓」。
➤砷化鎵晶圓(GaAs wafer)：單晶砷化鎵晶圓是「砷化鎵的閃鋅礦(類鑽石結構)結晶」，如果圖中大顆原子是砷原子，小顆原子是鎵原子；或大顆原子是鎵原子，小顆原子是砷原子，則這塊固體稱為「砷化鎵晶圓」。

值得注意的是，＜圖四(a)＞中畫出來的是每個「單位晶胞」的原子排列方式，其中大顆原子的數目要等於小顆原子的數目。大家看到圖可能會覺得很奇怪，明明大顆的原子有14顆，小顆的原子只有4顆，怎麼可能會相等呢？其實我們再仔細看看，小顆的原子的確只有4顆，但是大顆的原子其實也只有4顆，注意觀察圖中八個角落的原子只有1/8在單位晶胞內，六個表面的原子只有1/2在單位晶胞內，所以總共其實也只有4顆原子(1/8 x 8+1/2 x 6=4)，所以砷化鎵的鑽石結構結晶其實砷原子的數目一定會等於鎵原子的數目。

❒ 其他結晶結構
固體材料的結晶構造可以依照結晶學中的「群論(Group theory)」來討論，共有32種點群(Point group)與230種空間群(Space group)，講到群論的書籍，嘿嘿～保證你(妳)看不到三頁就去找周公夢遊啦！基本上固體材料的結晶構造不但種類繁多而且複雜，元素週期表中即列出最常見的十種結晶構造，其中SC代表簡單立方結晶、BCC代表體心立方結晶、FCC代表面心立方結晶、DIA則代表鑽石結構結晶，此外還有許多其他構造，在此不多討論。

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