Diamant (cristal)

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Un cristal de type « diamant » ou « blende » est une forme dérivée du cristal cubique à faces centrées (cfc).

Il peut se décrire de différentes façons, notamment par l'enchevêtrement de deux mailles élémentaires d'un cristal de type cfc, ou plus simplement par la maille élémentaire d'un cristal cfc dont quatre des huit sites tétraèdriques sont occupés.

Pour résumer, un cristal de type diamant ou blende comporte un atome:

aux 8 sommets d'un cube ;
au centre de chacune des faces de ce cube.
dans quatre des huit sites tétraèdriques^[1] du cube

Sommaire

1 Cristal de type « diamant »
- 1.1 Définition
- 1.2 Caractéristiques
2 Cristal de type « blende »
3 Références
4 Voir aussi
- 4.1 Articles connexes
- 4.2 Liens et documents externes

[modifier] Cristal de type « diamant »

[modifier] Définition

On parle de cristal type « diamant » lorsque tous les atomes qui compose la maille élémentaire sont identiques. Les semi-conducteurs comme le silicium ou le germanium ont une structure de type « diamant ». C'est aussi le cas pour le zinc type-α, et bien entendu pour le carbone diamant

maille élémentaire de type « diamant »

[modifier] Caractéristiques

[modifier] Nombre d'atomes par maille

La structure cristalline de type « diamant » comporte donc:

8 atomes aux coins qui comptent pour 1/8
6 atomes au centre des 6 faces qui comptent pour 1/2
4 atomes a l'intérieur du cube, dans 4 des 8 sites tétraèdriques qui comptent pour 1

La structure de type diamant compte donc 8 atomes par maille (contre 4 pour une structure de type cubique faces centrées classique)

La maille élémentaire de la structure cristalline de type "diamant" compte 2 atomes.

[modifier] Paramètre de maille

Dans le modèle des sphères dures, la distance de contact est celle entre un atome de coin et celui d'un site tétraèdrique. On observe, selon la grande diagonale que: $\frac{a \sqrt{3}}{4} = 2 R$
On en déduit donc le paramètre de maille est: $a = \frac{8 R}{\sqrt{3}}$

[modifier] Compacité

La compacité du cristal type diamant est de:

$c = \frac{\mathrm{Volume~occup\acute e}}{\text{Volume total}}=\frac{8 \times V_{atome}}{a^3}=\frac{8 \times (\frac{4}{3} \cdot \pi R^3)}{\left(\frac{8 R}{\sqrt{3}} \right)^3} = \frac{\pi \sqrt{3}}{16} \simeq 0,34$

ce qui en fait un empilement très peu compact.

[modifier] Cristal de type « blende »

On parle de cristal type « blende » pour des cristaux de même structure que le diamant, mais composés de deux types d'atomes différents. Ainsi la maille élémentaire comporte deux types d'atomes différents: les atomes qui composent la maille cfc étant d'une sorte, les quatre atomes dans les sites tétraèdriques de l'autre sorte.

C'est le cas de la sphalérite (ZnS - nom actuel de la blende), et de la plupart des composés de type I-VII, II-VI (CdS, ZnSe, CdSe, CdTe, ZnTe, BeTe,..), III-V (arséniure de gallium (GaAs), phosphure d'indium (InP), etc.) ou d'alliage de silicium (silicium-germanium, carbure de silicium type-β), dont la plupart sont des semi-conducteurs.