기본 개념
- 단위 셀(unit cell): 결정 구조에서 반복되는 최소 단위.
- 기저 벡터(basis vector): 단위 셀 내 원자 위치를 정의하는 벡터.
- 유효 원자(Effective number of atoms): 단위 셀 내의 원자 수
- Primitive Unit Cell (PUC): 가장 작은 부피의 셀로, 결정 전체를 반복적으로 구성 가능.(유효 원자가 1인 Cell)
- Wigner-Seitz Cell: 대칭 중심을 기준으로 한 셀로, primitive cell의 일종.
위 그림에서 파란색으로 칠해진 정육면체가 반복되어 모든 점들을 표현 할 수 있으므로 단위 셀이라고 칭할 수 있습니다. 그렇지 못한다면 단위 셀이라 할 수 없습니다.
위 그림에서의 기저 벡터는 알파, 베타, 감마로 이루어져 있는 단위 셀입니다.
유효원자 수는 정육면체의 각 모서리마다 원자의 1/8의 부피가 셀 내부에 있고 모서리가 8개 이므로 8✕1/8 = 1 이므로 유효 원자가 1임을 알 수 있습니다.
그렇다면 이 셀은 Primitive Unit Cell 이라고도 할 수 있습니다.
기본 결정구조
- 단순입방(Simple Cubic) : 원자가 각 모서리에 각각 위치
- 체심입방구조(Body - Centered Cubic) : 단순입방 구조에서 가운데에 원자 추가
- 면심입방구조(Face - Centered Cubic) : 단순입방 구조에서 각 면에 원자가 1개씩 추가
Volume Density : 단위 셀의 부피당 유효 원자의 개수를 나타냄
그렇다면 위의 단순입방, 체심입방구조, 면심입방구조의 Volume Density 값은 다음과 같이 구할 수 있습니다. (각 원자 사이의 거리를 a라고 가정)
기본 결정구조의 Volume Denstiy
| 구조 | 유효 원자 위치 | Volume Denstiy |
| SC (Simple Cubic) | 꼭짓점에만 원자가 위치 | 1/a³ |
| BCC (Body-Centered Cubic) | 꼭짓점 + 중심에 원자 | 2/a³ |
| FCC (Face-Centered Cubic) | 꼭짓점 + 면 중심에 원자 | 4/a³ |
