最稳定的碳化硼结构是具有斜方六面体结构的 B13C2、B12C3、B4C 和其他接近於 B12C3 的相.此外还存在一些亚稳态相的碳化硼结构,以及还有一些目前不能确定的相.
碳化硼的斜方六面体结构中包括 12 个二十面的原子团簇，这些原子团簇通过共价键相互连接,并在斜方六面体的对角线上有一个三原子链.多硼的十二面体结构位于斜方六面体的顶点,如图 1 所示．
硼原子和碳原子可以在二十面体内和原子链上互相替代，这也是碳化硼具有如此众多同分异构体的主要原因．最为广泛接受的 B4C 结构就是具有一个 BllC 二十面体和一条 C—B-C 的原子链，如图 2 所示．
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