雙晶面

雙晶面是指雙晶中的一個假想平面，通過它的反映，可使雙晶中的一個單晶體與另一個單晶體重合或處於平行的方位。雙晶面不可能與單晶體中的對稱面平行。雙晶面的方向通常用平行於某晶面或垂直於某一晶棱的方式來表示。

基本介紹

• 中文名：雙晶面
• 外文名：twin plane
• 含義：具有雙晶晶體內部的一個假想平面
• 套用：晶體加工性質

雙晶面簡介

雙晶面是具有雙晶的晶體內部的一個假想平面，即兩個同種晶體按一定的對稱規律連生的接觸面。雙晶面一般平行於晶體上的實際晶面或可能晶面，或者垂直於實際晶棱或可能晶棱。從力學性質而言，雙晶面是一個機械脆弱面，對寶石的質量有影響，加工設計時對存在雙晶面的寶石要特別留心。

例如石膏由兩個個體組成燕尾狀雙晶，這兩個個體通過一個平面（平行單晶體的（100）面）的反映可以重合，如下圖所示。

石膏的單晶和雙晶

尖晶石雙晶的兩個個體，通過平行於（111）的平面的反映可以重合（下圖）。

尖晶石的單晶和雙晶

雙晶面一般平行於單晶體的實際晶面或可能晶面，或者垂直於單晶體的實際晶棱或可能晶棱。它可以用平行於某晶面或者垂直於某結晶軸來表示。例如，石膏燕尾雙晶的雙晶面平行於（100），尖晶石雙晶的雙晶面平行於（111）。

雙晶面不可能平行於單晶體的對稱面，否則就會使兩個個體處於平行位置而成為平行連晶。

雙晶與雙晶面

雙晶又稱為孿晶或孿生晶體，指的是按一定的結晶學關係共生的兩個晶體，其中一個晶體中的原子排列可以通過鏡面反映或旋轉180°而與另一晶體中的原子重合，分別稱之為反映雙晶或旋轉雙晶。構成反映雙晶的兩個晶體必有一共同的晶面，稱為雙晶面，也就是反映面。而旋轉雙晶則以一個2次軸相關連，稱為雙晶軸。下圖表示反映雙晶的雙晶關係。

面心立方金屬中退火雙晶及其原子排列反應對稱關係

雙晶現象在半導體單晶等人工晶體的製備過程中是經常見到的現象，因此了解雙晶及雙晶規律對於解釋晶體生長過程中的一些現象是很有幫助的。

鍺、矽、砷化鎵等晶體的雙晶一般都是反映雙晶，其雙晶面即是{111}型晶面。從結構關係看，鍺矽等金剛石結構晶體的雙晶反映面是通過兩個最緊鄰的共價原子的連線的中心，且垂直於此連線的平面。我們在拉單晶時常看到的俗稱為“拋物線”的現象，實際上就是出現雙晶的現象，而“拋物線”（實際上是一橢圓線），就是雙晶面{111}與圓柱狀晶體斜交時的交線。如下圖所示。

矽單晶的雙晶界面及其結晶學關係

拉制鍺矽等立方晶系的半導體單晶時，若原來籽晶方向為<111>型方向時，則雙晶面{111}一般都與晶體軸線斜交成19.47°。發生雙晶現象以後，原來上面一段晶體I的[111]方向（即籽晶方向）到下面一段晶體Ⅱ後，就是[]方向了，這可以用X光或雷射定向加以實驗證明，但更方便的是可從晶體的標準投影直接決定。