结晶格子中,一个原子与相邻四个原子具有正四面体结构的情况,存在六方晶系和立方晶系两种可能。天然金刚石和人造金刚石一般都是立方晶系金刚石,但也还存在一种六方晶系金刚石。我们把具有这两种晶体结构的金刚石分别称为立方金刚石和六方金刚石。
立方金刚石的晶体结构:这种晶体结构可以分割成许多许多相同的立方晶胞,如图一所示,晶胞表面上的原子分布正好形成一个面心立方结构。晶胞内有四个原子,它们各自与一个顶角的原子和三个相邻面的原子等距,并以共价键相联结,形成具有正四面体的结构。
图一 立方金刚石的晶胞
图二 六方金刚石的晶胞
六方金刚石的晶体架构:这种晶种结构可以分割成许多许多的六方晶胞,如图二所示,每个原子与相邻的四个原子以共价键联结,具有正四面体结构,比较图一和图二可以看出,在这两种晶体结构情况下,每个碳原子都与四个相邻的原子以共价键相联结,形成四面体结构,但晶胞不一样,一个是立方体晶胞,另一个是六方体晶胞,属于两种不同的晶系。