Физика \ Физико-химические основы технологии электронных средств

Физико-химические основы технологии электронных средств. Конспект лекций, страница 13

Спиновые моменты электронов взаимодействующих атомов S1 и S2 должны быть противоположно направлены.

Свойства веществ с ковалентной связью:

- энергия связи очень высока сотни кДж/моль;

- высокая прочность;

- высокая твердость;

- высокие теплоты плавления и сублимации;

- диэлектрики (отсутствие ионов);

- прозрачные в длинноволновой части спектра.

К материалам этой группы относятся: алмаз, кремний, германий, серое олово, висмут, сурьма, йод и т.д.

Металлическая связь:

В металлах в процессе кристаллизации при сближении атомов на порядок расстояния постоянной кристаллической решетки валентные электроны становятся свободными и обобществленными, в результате в пространстве между ионами образуется электронный газ, металлическая связь образуется за счет электростатического взаимодействия положительно заряженных ионов с отрицательно заряженным облаком электронного газа.

Металлическая связь высокоэнергетическая. Энергия связи порядка сотен кДж/моль. Поскольку связь высокоэнергетическая, материалы обладают высокой прочностью, твердостью, температурой плавления, теплотой сублимации.

В связи с тем, что в кристаллической решетке металлов содержится высокая концентрация электронов, они обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью. Они обладают высокой отражательной способностью (блеск), это результат высокой концентрации свободных электронов.

Эти материалы обладают пластичностью – способностью изменять форму под влиянием механических нагрузок, не испытывая разрушений. Под влиянием механических усилий в металлах возникает скольжение по кристаллографическим плоскостям, при этом металлическая связь рвется и тут же восстанавливается, так как свободные электроны обобществлены и не принадлежат отдельным атомам.

Молекулярная связь:

Низкоэнергетическая связь, порядка единиц и десятка кДж/моль, создается за счет сил Вандервальса. Такой тип связи создают молекулы с насыщенными химическими связями: , , , атомы инертных газов. Так как связь низкоэнергетическая – вещества малоустойчивы, летучи, температура плавления мала, прозрачны.

Пространственное расположение частиц при образовании кристалла.

Имеем две частицы на расстоянии t друг от друга. Взаимодействие этих частиц характеризуется потенциальной энергией. При сближении частиц действуют и силы притяжения и силы отталкивания: .

Если t=а, то , это более выгодное состояние с энергетической точки зрения. Если перенести эти рассуждения на большое количество частиц, то окажется, что система будет находиться в равновесии и обладать минимумом потенциальной энергии, если частицы будут находиться на строгом расстоянии друг от друга.

Кристаллические решётки. Типы симметрии и виды решёток. Индексы Миллера.

Большинство полупроводниковых материалов представляет собой кристаллические твердые вещества с упорядоченной периодической структурой.

Наименьший объем кристаллического вещества, перемещением которого вдоль трех независимых направлений можно получить весь кристалл, называют элементарной ячейкой.

Кристаллографические оси в кристалле определяют направление ребер элементарной ячейки, а система трех векторов а, в, с (), образующая ячейку – базис.