규소원자들이 공유 결합으로 연결되어 공간적 네트워크 구조를 형성하는 원자 결정입니다. 이 구조에서 원자 간의 공유 결합은 방향성이 매우 강하고 높은 결합 에너지를 가지므로, 실리콘은 외부 힘에 저항하여 형태를 변화시킬 때 높은 경도를 보입니다. 예를 들어, 원자 간의 강력한 공유 결합을 파괴하려면 큰 외부 힘이 필요합니다.
그러나 그 원자 결정의 규칙적이고 비교적 단단한 구조적 특성으로 인해 큰 충격력이나 불균일한 외부 힘을 받으면 내부의 격자가규소국부적인 변형을 통해 외력을 완충하고 분산시키기는 어렵지만, 공유 결합이 약한 결정면이나 결정 방향을 따라 끊어지게 하여 전체 결정 구조가 파괴되고 취성 특성을 보이게 됩니다. 금속 결정과 같은 구조와는 달리, 금속 원자 사이에는 상대적으로 미끄러질 수 있는 이온 결합이 존재하며, 이러한 이온 결합은 원자층 사이의 미끄러짐을 통해 외력에 적응하여 우수한 연성을 보이고 쉽게 부서지지 않습니다.
규소원자는 공유 결합으로 연결되어 있습니다. 공유 결합의 본질은 원자들 사이에 공유된 전자쌍에 의해 형성되는 강한 상호 작용입니다. 이 결합은 물질의 안정성과 경도를 보장할 수 있지만,실리콘 결정구조적으로 공유 결합은 일단 끊어지면 회복하기 어렵습니다. 외부에서 가해지는 힘이 공유 결합이 견딜 수 있는 한계를 초과하면 결합이 끊어지게 되는데, 금속처럼 자유롭게 움직이는 전자와 같은 요인이 끊어진 부분을 복구하거나 연결을 재형성하거나, 전자의 비국재화를 통해 응력을 분산시키는 역할을 하지 않기 때문에 쉽게 균열이 발생하고 자체적인 내부 조정을 통해 전체적인 무결성을 유지할 수 없어 실리콘은 매우 취성적입니다.
실제 응용 분야에서 실리콘 재료는 종종 완벽하게 순수하게 만들기 어려우며, 특정 불순물과 격자 결함을 포함합니다. 불순물 원자의 첨가는 원래 규칙적인 실리콘 격자 구조를 교란시켜 국소적인 화학 결합 강도와 원자 간 결합 방식을 변화시켜 구조에 취약한 영역을 초래할 수 있습니다. 또한 격자 결함(공극 및 전위 등)은 응력이 집중되는 곳이 될 수 있습니다.
외부 힘이 작용하면 이러한 취약 지점과 응력 집중 지점이 공유 결합의 파괴를 유발할 가능성이 더 높아지고, 이로 인해 실리콘 소재가 이러한 지점에서 파괴되기 시작하여 취성이 더욱 악화됩니다. 원래 원자 간의 공유 결합에 의존하여 더 높은 경도의 구조를 형성했다고 해도, 외부 힘의 영향으로 취성 파괴를 피하기는 어렵습니다.
게시 시간: 2024년 12월 10일