SiliciumSilicium is een atomair kristal, waarvan de atomen door covalente bindingen met elkaar verbonden zijn en zo een ruimtelijke netwerkstructuur vormen. In deze structuur zijn de covalente bindingen tussen atomen zeer directioneel en hebben ze een hoge bindingsenergie, waardoor silicium een hoge hardheid vertoont wanneer het weerstand biedt aan externe krachten die van vorm veranderen. Er is bijvoorbeeld een grote externe kracht nodig om de sterke covalente binding tussen atomen te verbreken.
Het is echter juist vanwege de regelmatige en relatief stijve structurele eigenschappen van het atomaire kristal dat, wanneer het wordt blootgesteld aan een grote impactkracht of een ongelijkmatige externe kracht, het rooster binneninsiliciumHet is moeilijk om de externe kracht te bufferen en te verspreiden door lokale vervorming, maar het zal ervoor zorgen dat de covalente bindingen breken langs zwakke kristalvlakken of kristalrichtingen, waardoor de gehele kristalstructuur breekt en brosse eigenschappen vertoont. In tegenstelling tot structuren zoals metaalkristallen, zijn er ionische bindingen tussen metaalatomen die relatief kunnen glijden. Ze kunnen vertrouwen op de glijding tussen de atoomlagen om zich aan te passen aan externe krachten, wat resulteert in een goede ductiliteit en een lage breekbaarheid.
SiliciumAtomen zijn verbonden door covalente bindingen. De essentie van covalente bindingen is de sterke interactie die gevormd wordt door de gedeelde elektronenparen tussen atomen. Hoewel deze binding de stabiliteit en hardheid van desiliciumkristalDoor de structuur is het moeilijk voor de covalente binding om te herstellen als deze eenmaal verbroken is. Wanneer de door de buitenwereld uitgeoefende kracht de grens overschrijdt die de covalente binding kan weerstaan, zal de binding breken. Omdat er geen factoren zijn zoals vrij bewegende elektronen zoals in metalen om de breuk te herstellen, de verbinding te herstellen of te vertrouwen op de delokalisatie van elektronen om de spanning te verspreiden, is de binding gemakkelijk te scheuren en kan de algehele integriteit niet behouden door middel van zijn eigen interne aanpassingen, waardoor silicium erg broos wordt.
In praktische toepassingen is het vaak moeilijk om siliciummaterialen absoluut zuiver te maken en zullen ze bepaalde onzuiverheden en roosterdefecten bevatten. De toevoeging van onzuiverheidsatomen kan de oorspronkelijk regelmatige siliciumroosterstructuur verstoren, wat leidt tot veranderingen in de lokale chemische bindingssterkte en de bindingsmodus tussen atomen, wat resulteert in zwakke plekken in de structuur. Roosterdefecten (zoals holtes en dislocaties) zullen ook plekken worden waar spanning zich concentreert.
Wanneer externe krachten inwerken, is de kans groter dat deze zwakke plekken en spanningsconcentratiepunten de covalente bindingen verbreken, waardoor het siliciummateriaal op deze plaatsen begint te breken en de broosheid ervan toeneemt. Zelfs als het oorspronkelijk afhankelijk was van de covalente bindingen tussen atomen om een structuur met een hogere hardheid te bouwen, is het moeilijk om brosse breuk onder invloed van externe krachten te voorkomen.
Plaatsingstijd: 10-12-2024