ễxớt nhụm Al2O3 cú nhiều hơn 15 pha tinh thể khỏc nhau và sau khi biến đổi liờn tiếp qua nhiều pha tinh thể khỏc nhau, vật liệu này đạt đến trạng thỏi cấu trỳc bền vững là pha lục giỏc α-Al2O3 [17]. Điều này cũng dễ hiểu bởi tỷ số bỏn kớnh của ion Al3+ và ion O2- là rAl3 /rO2 0,42, nằm giữa hai số phối trớ là 4 và 6. Trong số đú chỉ cú ba pha quan trọng nhất, đú là α-Al2O3, β-Al2O3 và γ-Al2O3 [9].
Pha α-Al2O3 cũn cú tờn gọi corundum. Tinh thể corundum thuộc hệ tinh thể lục giỏc thuộc nhúm khụng gian R-3C. Cation Al3+
chiếm 2/3 hốc bỏt diện, cũn cỏc hốc tứ diện trống hoàn toàn. Khoảng cỏch giữa hai lớp xếp chặt oxi bằng 2,16 Å. ễ nguyờn tố của corundum thuộc hệ mặt thoi, chiều dài cạnh bằng 5,12 Å, gúc nhọn giữa cỏc cạnh bằng 50o
17’. ễ cơ sở gồm cú 4 ion Al3+
và 6 ion O2– [9]. Cấu trỳc tinh thể corundum được trỡnh bày trờn hỡnh 1.3.
Cũng như α-Al2O3, tinh thể β-Al2O3 thuộc hệ tinh thể lục giỏc. Trong phõn mạng của tinh thể β-Al2O3, cứ 4 lớp oxi xếp chặt lại cú một lớp chỉ cú 1/4 ion O2–
cũn 3/4 vị trớ O2–
Khỏc với pha α-Al2O3 và β-Al2O3, tinh thể γ-Al2O3 thuộc hệ tinh thể lập phương. Đặc biệt γ-Al2O3 cú mạng tinh thể giống với mạng tinh thể spinel [9, 25], trong đú Al3+
được bao quanh bởi 4 ion O2– và 6 ion O2–. Tớnh thống kờ, tất cả số ion Al3+ đú nhỏ hơn số vị trớ lấp đầy, vỡ vậy mạng γ-A12O3 là một mạng khuyết tật (khoảng 30% số ion Al3+
nằm ở vị trớ tứ diện và khoảng 70% số cũn lại nằm ở vị trớ bỏt diện) [25].
Hỡnh 1.3. Cấu trỳc tinh thể của α-Al2O3 (corundum).