Siliciumest un cristal atomique dont les atomes sont reliés les uns aux autres par des liaisons covalentes, formant une structure de réseau spatial. Dans cette structure, les liaisons covalentes entre les atomes sont très directionnelles et ont une énergie de liaison élevée, ce qui fait que le silicium présente une dureté élevée lorsqu'il résiste aux forces externes pour changer de forme. Par exemple, il faut une force externe importante pour détruire la forte liaison covalente entre les atomes.
Cependant, c'est précisément en raison des caractéristiques structurelles régulières et relativement rigides de son cristal atomique que lorsqu'il est soumis à une force d'impact importante ou à une force externe inégale, le réseau à l'intérieursiliciumIl est difficile de tamponner et de disperser la force externe par déformation locale, mais cela entraînera la rupture des liaisons covalentes le long de certains plans cristallins ou directions cristallines faibles, ce qui entraînera la rupture de la structure cristalline entière et présentera des caractéristiques fragiles. Contrairement aux structures telles que les cristaux métalliques, il existe des liaisons ioniques entre les atomes métalliques qui peuvent glisser relativement, et elles peuvent compter sur le glissement entre les couches atomiques pour s'adapter aux forces externes, montrant une bonne ductilité et difficile à briser.
Siliciumles atomes sont reliés par des liaisons covalentes. L’essence des liaisons covalentes réside dans la forte interaction formée par les paires d’électrons partagées entre les atomes. Bien que cette liaison puisse garantir la stabilité et la dureté ducristal de siliciumstructure, il est difficile pour la liaison covalente de se rétablir une fois rompue. Lorsque la force appliquée par le monde extérieur dépasse la limite à laquelle la liaison covalente peut résister, la liaison se rompt, et parce qu'il n'y a aucun facteur tel que des électrons en mouvement libre comme dans les métaux pour aider à réparer la rupture, rétablir la connexion ou S'appuyant sur la délocalisation des électrons pour disperser la contrainte, il est facile à fissurer et ne peut pas maintenir l'intégrité globale grâce à ses propres ajustements internes, ce qui rend le silicium très cassant.
Dans les applications pratiques, les matériaux en silicium sont souvent difficiles à être absolument purs et contiennent certaines impuretés et défauts de réseau. L'incorporation d'atomes d'impuretés peut perturber la structure du réseau de silicium initialement régulière, provoquant des modifications de la force de liaison chimique locale et du mode de liaison entre les atomes, entraînant ainsi des zones faibles dans la structure. Les défauts du réseau (tels que les lacunes et les dislocations) deviendront également des lieux de concentration des contraintes.
Lorsque des forces externes agissent, ces points faibles et points de concentration de contraintes sont plus susceptibles de provoquer la rupture des liaisons covalentes, provoquant la rupture du matériau silicium à partir de ces endroits, exacerbant ainsi sa fragilité. Même si à l’origine on s’appuyait sur les liaisons covalentes entre atomes pour construire une structure avec une dureté plus élevée, il est difficile d’éviter une fracture fragile sous l’impact de forces externes.
Heure de publication : 10 décembre 2024