سیلیکونیک کریستال اتمی است که اتمهای آن توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل شدهاند و یک ساختار شبکهای فضایی را تشکیل میدهند. در این ساختار، پیوندهای کووالانسی بین اتمها بسیار جهتدار هستند و انرژی پیوند بالایی دارند، که باعث میشود سیلیکون هنگام مقاومت در برابر نیروهای خارجی برای تغییر شکل، سختی بالایی از خود نشان دهد. به عنوان مثال، برای از بین بردن پیوند کووالانسی قوی بین اتمها، به یک نیروی خارجی بزرگ نیاز است.
با این حال، دقیقاً به دلیل ویژگیهای ساختاری منظم و نسبتاً صلب بلور اتمی آن است که وقتی تحت تأثیر نیروی ضربهای بزرگ یا نیروی خارجی ناهموار قرار میگیرد، شبکه درون آنسیلیکونبافر کردن و پراکنده کردن نیروی خارجی از طریق تغییر شکل موضعی دشوار است، اما باعث میشود پیوندهای کووالانسی در امتداد برخی از صفحات کریستالی ضعیف یا جهتهای کریستالی شکسته شوند، که باعث میشود کل ساختار کریستالی شکسته شود و ویژگیهای شکننده نشان دهد. برخلاف ساختارهایی مانند کریستالهای فلزی، پیوندهای یونی بین اتمهای فلزی وجود دارد که میتوانند نسبتاً بلغزند و میتوانند برای سازگاری با نیروهای خارجی به لغزش بین لایههای اتمی متکی باشند، شکلپذیری خوبی نشان میدهند و به راحتی شکننده نمیشوند.
سیلیکوناتمها توسط پیوندهای کووالانسی به هم متصل میشوند. جوهره پیوندهای کووالانسی، برهمکنش قوی تشکیل شده توسط جفت الکترونهای مشترک بین اتمها است. اگرچه این پیوند میتواند پایداری و سختی ... را تضمین کند.کریستال سیلیکوندر ساختار سیلیکون، بازیابی پیوند کووالانسی پس از شکستن دشوار است. هنگامی که نیروی اعمال شده توسط دنیای خارج از حد تحمل پیوند کووالانسی فراتر رود، پیوند شکسته میشود و از آنجا که هیچ عاملی مانند الکترونهای آزاد مانند فلزات برای کمک به ترمیم شکستگی، برقراری مجدد اتصال یا تکیه بر عدم استقرار الکترونها برای پراکندگی تنش وجود ندارد، به راحتی ترک میخورد و نمیتواند یکپارچگی کلی را از طریق تنظیمات داخلی خود حفظ کند و باعث میشود سیلیکون بسیار شکننده باشد.
در کاربردهای عملی، مواد سیلیکونی اغلب به سختی کاملاً خالص میشوند و حاوی ناخالصیهای خاص و نقصهای شبکهای هستند. ورود اتمهای ناخالصی ممکن است ساختار شبکه سیلیکونی منظم اولیه را مختل کند و باعث ایجاد تغییراتی در استحکام پیوند شیمیایی موضعی و حالت پیوند بین اتمها شود و در نتیجه نواحی ضعیفی در ساختار ایجاد شود. نقصهای شبکهای (مانند جای خالیها و نابجاییها) نیز به مکانهایی تبدیل میشوند که تنش در آنها متمرکز میشود.
وقتی نیروهای خارجی وارد عمل میشوند، این نقاط ضعف و نقاط تمرکز تنش، احتمال بیشتری دارد که باعث شکستن پیوندهای کووالانسی شوند و باعث شوند ماده سیلیکونی از این نقاط شروع به شکستن کند و شکنندگی آن را تشدید کند. حتی اگر در ابتدا برای ساخت ساختاری با سختی بالاتر به پیوندهای کووالانسی بین اتمها متکی بوده باشد، جلوگیری از شکست ترد تحت تأثیر نیروهای خارجی دشوار است.
زمان ارسال: ۱۰ دسامبر ۲۰۲۴