晶体结构

在晶体学，晶体结构是有序排列的描述原子，离子或分子的结晶材料。有序结构是由组成粒子的内在本质形成的，形成对称的图案，沿着物质三维空间的主要方向重复。

构成这种重复图案的材料中最小的颗粒组是结构的晶胞。晶胞完全反映了整个晶体的对称性和结构，这是通过晶胞沿其主轴线的重复平移而建立的。平移矢量定义了Bravais晶格的节点。

晶胞的主轴或边缘的长度以及它们之间的角度是晶格常数，也称为晶格参数或晶格参数。晶体的对称性用空间群的概念来描述。粒子在三维空间中的所有可能的对称排列都可以由230个空间组来描述。

晶体结构和对称性在确定许多物理性质（例如解理、电子能带结构和光学透明性）中起着至关重要的作用。

根据晶胞中颗粒排列的几何形状描述晶体结构。晶胞定义为具有晶体结构的完全对称性的最小重复单元。晶胞的几何形状定义为平行六面体，提供六个晶格参数作为晶胞边缘（a、b、c）的长度和它们之间的角度（α、β、γ）。晶胞内粒子的位置由分数坐标（x _i、y _i、z _i）沿单元格边缘。仅需要报告粒子的最小不对称子集的坐标。可以选择该组粒子，使其占据最小的物理空间，这意味着并非所有粒子都需要物理上位于晶格参数指定的边界内。晶胞的所有其他粒子都是通过表征晶胞对称性的对称操作生成的。晶胞的对称操作的集合被正式表示为晶体结构的空间群。

32个晶体类别中有20个是压电晶体，属于这些类别（点组）之一的晶体显示压电性。所有压电类都没有反演对称性。施加电场时，任何材料都会产生介电极化，但是即使在没有电场的情况下也具有这种自然电荷分离的物质称为极性材料。材料是否为极性仅取决于其晶体结构。32个点组中只有10个是极性的。所有极性晶体都是热释电的，因此有时将10个极性晶体类别称为热释电类别。

有一些晶体结构，特别是钙钛矿结构，表现出铁电行为。这类似于铁磁性，因为在生产过程中不存在电场时，铁电晶体不会显示极化。施加足够大小的电场后，晶体将xxx极化。极化可以通过足够大的反电荷来反转，就像铁磁体可以反转一样。但是，尽管它们被称为铁电体，但其影响是由于晶体结构（不是黑色金属的存在）所致。