SiliciumLe silicium est un cristal atomique dont les atomes sont liés entre eux par des liaisons covalentes, formant une structure de réseau spatial. Dans cette structure, les liaisons covalentes entre les atomes sont très directionnelles et possèdent une énergie de liaison élevée, ce qui confère au silicium une grande dureté et une forte résistance aux forces extérieures susceptibles de le déformer. Par exemple, une force extérieure importante est nécessaire pour rompre les liaisons covalentes fortes entre les atomes.
Cependant, c'est précisément grâce aux 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 extérieure irrégulière, le réseau cristallin à l'intérieursiliciumIl est difficile d'amortir et de disperser une force extérieure par déformation locale, ce qui provoque la rupture des liaisons covalentes le long de certains plans cristallins ou directions cristallines fragiles. Il en résulte une rupture de la structure cristalline entière et un caractère cassant. Contrairement aux structures telles que les cristaux métalliques, les liaisons ioniques entre les atomes métalliques permettent un glissement relatif. Ce glissement entre les couches atomiques permet aux matériaux de s'adapter aux forces extérieures, ce qui leur confère une bonne ductilité et les rend peu susceptibles de se rompre de manière fragile.
SiliciumLes atomes sont liés 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 assurer la stabilité et la dureté de la structure,cristal de siliciumDe par sa structure, la liaison covalente du silicium a du mal à se rétablir une fois rompue. Lorsque la force appliquée par l'extérieur dépasse sa limite de résistance, la liaison se rompt. En l'absence de mécanismes tels que la mobilité des électrons, contrairement aux métaux, qui permettent de réparer la rupture, de rétablir la connexion ou de répartir les contraintes par délocalisation électronique, le silicium est fragile et ne peut maintenir son intégrité par des mécanismes internes.
En pratique, il est souvent difficile d'obtenir des matériaux à base de silicium d'une pureté absolue ; ils contiennent généralement des impuretés et des défauts cristallins. L'incorporation d'atomes d'impuretés peut perturber la structure cristalline initialement régulière du silicium, entraînant des modifications de la force des liaisons chimiques locales et du mode de liaison entre les atomes, ce qui crée des zones de fragilité. Les défauts cristallins (tels que les lacunes et les dislocations) deviennent également des zones de concentration de contraintes.
Sous l'effet de forces extérieures, ces points faibles et ces zones de concentration de contraintes sont plus susceptibles de provoquer la rupture des liaisons covalentes, ce qui entraîne la fissuration du silicium à ces endroits et accentue sa fragilité. Même si sa structure, initialement constituée de liaisons covalentes entre atomes, présente une dureté élevée, il est difficile d'éviter une rupture fragile sous l'effet de forces extérieures.
Date de publication : 10 décembre 2024