Silicioestas atomkristalo, kies atomoj estas konektitaj unu al la alia per kovalentaj ligoj, formante spacan retstrukturon. En ĉi tiu strukturo, la kovalentaj ligoj inter atomoj estas tre direktaj kaj havas altan ligenergion, kio igas silicion montri altan malmolecon kiam ĝi rezistas eksterajn fortojn por ŝanĝi sian formon. Ekzemple, necesas granda ekstera forto por detrui la fortan kovalentan ligon inter atomoj.
Tamen, ĝuste pro la regulaj kaj relative rigidaj strukturaj karakterizaĵoj de ĝia atomkristalo, kiam ĝi estas submetita al granda frapforto aŭ neegala ekstera forto, la krado internesilicioestas malfacile bufri kaj disigi la eksteran forton per loka deformado, sed kaŭzos la rompiĝon de la kovalentaj ligoj laŭ iuj malfortaj kristalaj ebenoj aŭ kristalaj direktoj, kio kaŭzos la rompiĝon de la tuta kristala strukturo kaj montros fragilajn karakterizaĵojn. Male al strukturoj kiel metalaj kristaloj, ekzistas jonaj ligoj inter metalaj atomoj, kiuj povas gliti relative, kaj ili povas dependi de la glitado inter atomaj tavoloj por adaptiĝi al eksteraj fortoj, montrante bonan duktilecon kaj ne facile rompiĝemaj.
Silicioatomoj estas konektitaj per kovalentaj ligoj. La esenco de kovalentaj ligoj estas la forta interago formita de la komunaj elektronparoj inter atomoj. Kvankam ĉi tiu ligo povas certigi la stabilecon kaj malmolecon de lasilicia kristalostrukturo, estas malfacile por la kovalenta ligo resaniĝi post kiam ĝi rompiĝas. Kiam la forto aplikita de la ekstera mondo superas la limon, kiun la kovalenta ligo povas elteni, la ligo rompiĝos, kaj ĉar ne ekzistas faktoroj kiel libere moviĝantaj elektronoj kiel en metaloj por helpi ripari la rompon, restarigi la konekton, aŭ fidi je la mallokigo de elektronoj por disigi la streĉon, ĝi facile fendiĝas kaj ne povas konservi la ĝeneralan integrecon per siaj propraj internaj alĝustigoj, kaŭzante ke silicio estas tre fragila.
En praktikaj aplikoj, siliciaj materialoj ofte malfacile atingas absolute purecon, kaj ili enhavas certajn malpuraĵojn kaj kraddifektojn. La enkorpigo de malpuraĵaj atomoj povas interrompi la origine regulan silician kradstrukturon, kaŭzante ŝanĝojn en la loka kemia ligforto kaj la ligreĝimo inter la atomoj, rezultante en malfortaj areoj en la strukturo. Kraddifektoj (kiel vakantaĵoj kaj dislokigoj) ankaŭ fariĝos lokoj kie streso koncentriĝas.
Kiam eksteraj fortoj agas, ĉi tiuj malfortaj punktoj kaj streĉaj koncentriĝpunktoj pli verŝajne kaŭzas la rompiĝon de kovalentaj ligoj, kaŭzante ke la silicia materialo komencas rompiĝi de ĉi tiuj lokoj, plimalbonigante ĝian fragilecon. Eĉ se ĝi origine fidis je la kovalentaj ligoj inter atomoj por konstrui strukturon kun pli alta malmoleco, estas malfacile eviti fragilan fendon sub la efiko de eksteraj fortoj.
Afiŝtempo: 10-a de decembro 2024