完全結晶と結晶

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完全結晶と結晶の違い

完全結晶 vs. 結晶

完全結晶（かんぜんけっしょう、Perfect crystal ）とは、格子欠陥や不純物のない完全な結晶のこと。 現実の結晶では、格子欠陥や不純物を完全に排除することは不可能である。例えば、格子欠陥の一つである点欠陥は、ある程度の数が存在する方が熱力学的に安定となるため、その数をゼロにする事は事実上不可能である。これに加え、実際の結晶には必ず端（結晶表面）が存在する。この様な理由から、実在の結晶では理想的状況（完全結晶）は存在しない。しかし、格子欠陥の一つである線欠陥（転位）はその数を減らすことが可能であり、実際に半導体製造に用いられるシリコンウェハーはCZ法で作られ、転位のほぼ存在しない結晶が工業的にも得られている。. 結晶（けっしょう、crystal）とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。現実の物質の大きさは有限であるため、そのような理想的な物質は厳密には存在し得ないが、物質を構成する繰り返し要素（単位胞）の数が十分大きければ（アボガドロ定数個程度になれば）結晶と見なせるのである。 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。現実に存在する結晶には格子欠陥と呼ばれる原子の配列の乱れが存在し、これによって現実の結晶は理想的な性質から外れた状態となる。格子欠陥は、文字通り「欠陥」として物性を損ねる場合もあるが、逆に物質を特徴付けることもあり、例えば、一般的な金属が比較的小さな力で塑性変形する事は、結晶欠陥の存在によって説明される。 準結晶と呼ばれる構造は、並進対称性を欠くにもかかわらず、X線を回折する高度に規則的な構造を持っている。数学的には高次元結晶の空間への射影として記述される。また、液晶は3次元のうちの一つ以上の方向について対称性が失われた状態である。そして、規則正しい構造をもたない物質をアモルファス（非晶質）と呼び、これは結晶の対義語である。.

単結晶

単結晶（たんけっしょう、single crystal, monocrystal）とは結晶のどの位置であっても、結晶軸の方向が変わらないものをいう。単結晶の集合体が多結晶である。多結晶中の個々の単結晶を結晶粒という。.

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多結晶

多結晶（たけっしょう、Polycrystalline）は、固体が多数の微小な単結晶すなわち微結晶（結晶粒、結晶子）から構成されていることを示す。多結晶の物体は、多結晶体（たけっしょうたい、Polycrystal）または単に多結晶と呼ばれる。多くの金属やセラミックスは多結晶体である。.

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物性物理学

物性物理学（ぶっせいぶつりがく）は、物質のさまざまな巨視的性質を微視的な観点から研究する物理学の分野。量子力学や統計力学を理論的基盤とし、その理論部門を物性論（ぶっせいろん）と呼ぶことも多い。これらは日本の物理学界独特の名称であるが、しばしば凝縮系物理学に比定される。狭義には固体物理学を指し、広義には固体物理学（結晶・アモルファス・合金）およびソフトマター物理学・表面物理学・物理化学、プラズマ・流体力学などの周辺分野を含む。.

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格子欠陥

格子欠陥（こうしけっかん, Lattice Defect）とは、結晶において空間的な繰り返しパターンに従わない要素である。格子欠陥は大別すると「不純物」と「原子配列の乱れ」があり、後者だけを格子欠陥と呼ぶときがある。狭い意味では特に格子空孔（後述）を指すこともある。伝導電子や正孔も広い意味では格子欠陥に含まれる。.

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