Szilíciumegy atomkristály, melynek atomjai kovalens kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, térhálós szerkezetet alkotva. Ebben a szerkezetben az atomok közötti kovalens kötések nagyon irányítottak és nagy kötési energiával rendelkeznek, ami miatt a szilícium nagy keménységet mutat, amikor ellenáll az alakja megváltoztatására irányuló külső erőknek. Például nagy külső erő szükséges az atomok közötti erős kovalens kötés tönkretételéhez.
Azonban pontosan az atomkristály szabályos és viszonylag merev szerkezeti jellemzői miatt, amikor nagy ütközőerőnek vagy egyenetlen külső erőnek van kitéve, a benne lévő rácsszilíciumnehéz pufferelni és eloszlatni a külső erőt a helyi deformáció révén, de a kovalens kötések megszakadnak néhány gyenge kristálysík vagy kristályirány mentén, ami a teljes kristályszerkezet megszakadását és rideg jellemzőit okozza. Ellentétben az olyan szerkezetekkel, mint a fémkristályok, a fématomok között ionos kötések vannak, amelyek viszonylag csúszhatnak, és az atomrétegek közötti csúszásra támaszkodhatnak, hogy alkalmazkodjanak a külső erőkhöz, jó képlékenységet mutatnak, és nem könnyű törékennyé törni.
Szilíciumaz atomokat kovalens kötéssel kapcsolják össze. A kovalens kötések lényege az atomok közötti közös elektronpárok által létrehozott erős kölcsönhatás. Bár ez a kötés biztosítja a stabilitást és a keménységetszilícium kristályszerkezete miatt a kovalens kötést nehéz helyreállítani, miután megszakadt. Amikor a külvilág által kifejtett erő meghaladja a kovalens kötés ellenálló képességét, a kötés megszakad, és mivel nincsenek olyan tényezők, mint például a fémekben lévő szabadon mozgó elektronok, amelyek elősegítenék a törés helyreállítását, a kapcsolat helyreállítását, ill. Az elektronok delokalizációjára támaszkodik a feszültség eloszlatása érdekében, könnyen feltörhet, és saját belső beállításai révén nem tudja fenntartani az általános integritást, ami miatt a szilícium nagyon törékennyé válik.
A gyakorlati alkalmazásokban a szilícium anyagokat gyakran nehéz teljesen tisztává tenni, és bizonyos szennyeződéseket és rácshibákat tartalmaznak. A szennyező atomok beépülése megzavarhatja az eredetileg szabályos szilícium rácsszerkezetet, megváltoztatva a lokális kémiai kötés erősségét és az atomok közötti kötési módot, ami gyenge területeket eredményezhet a szerkezetben. A rácshibák (mint például az üresedések és a diszlokációk) szintén olyan helyekké válnak, ahol a stressz koncentrálódik.
Amikor külső erők hatnak, ezek a gyenge pontok és feszültségkoncentrációs pontok nagyobb valószínűséggel idézik elő a kovalens kötések megszakadását, aminek következtében a szilíciumanyag elkezd elszakadni ezekről a helyekről, ami tovább fokozza a ridegségét. Még ha eredetileg az atomok közötti kovalens kötésekre támaszkodott is egy nagyobb keménységű szerkezet felépítéséhez, nehéz elkerülni a rideg törést a külső erők hatására.
Feladás időpontja: 2024. december 10