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最終更新 2026-10-28

面心立方格子とは(FCC)

Face-Centered Cubic (FCC)

面心立方格子(FCC)とは、立方体の8つの角と6つの面の中心に原子が並んだ結晶構造です。単位格子の原子数は4個、配位数は12、充填率は約74%で、銅・アルミニウム・金などがこの構造です。シリコンのダイヤモンド構造は、面心立方格子を2つずらして重ねた形です。

目次6項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 関連用語
  5. 比較・違いを学ぶ
  6. 出典・参考資料

定義・解説

面心立方格子(FCC:Face-Centered Cubic)とは、立方体の8つの角と、6つの面の中心に原子が並んだ結晶の構造です。単位格子(立方体1個)に含まれる原子の数は、角の原子が1/8×8=1個、面の中心の原子が1/2×6=3個で、合計4個です。1つの原子が接している最も近い原子の数(配位数)は12で、空間に占める原子の割合(充填率)は約74%と、球を最も密に詰めた形の1つです。

面心立方格子をとる金属には、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、白金などがあります。原子の面がすべりやすく、柔らかく延びやすい(延性が高い)ものが多いのが特徴です。半導体の配線に使われる銅やアルミニウム、ボンディングワイヤの金や銅は、いずれもこの構造です。

シリコンのダイヤモンド構造は、面心立方格子を2つ、立方体の対角線の1/4だけずらして重ねた構造で、骨組みは面心立方格子です。GaAsなどの閃亜鉛鉱構造も同じ骨組みで、2種類の原子が交互に並びます。そのため、シリコンの結晶の面や方向を表すミラー指数や、X線回折で現れる面の組み合わせは、面心立方格子の性質に従います。

図解

面心立方格子の原子の位置、単位格子の原子数、配位数、充填率、代表例を並べた表

図をタップで2倍に拡大

密に詰めた層の重なり方はABCABC…の3層周期。

よくある質問(FAQ)

面心立方格子の原子数はなぜ4個なのですか?
立方体の8つの角の原子は、それぞれ隣り合う8つの立方体で共有されるため1/8個ずつで、8×1/8=1個です。6つの面の中心の原子は2つの立方体で共有されるため1/2個ずつで、6×1/2=3個です。合わせて4個になります。
面心立方格子と六方最密構造の違いは何ですか?
どちらも配位数12、充填率約74%で、球を最も密に詰めた構造です。違いは密に詰めた原子の層の重ね方で、面心立方格子はABCABC…と3層周期、六方最密構造はABAB…と2層周期で重なります。この違いで、すべりやすさなどの性質が変わります。

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出典・参考資料

  1. 室蘭工業大学 亀川厚則「セラミックス材料学2019(3回目) 配位数と結晶構造」(2026/10/28 確認)