15 | 07 | 2019
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3923
Просмотры материалов : 9809084

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 20 гостей
  • 3 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Валентность и кристаллическая структура PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 07:43

Валентность и кристаллическая структура

Глава 2 - Твердотельный Теория устройства


Valence: электроны во внешней оболочке, наиболее или валентной оболочки, известны как валентных электронов. Эти валентные электроны ответственны за химические свойства химических элементов. Именно эти электроны, которые участвуют в химических реакциях с другими элементами. Более упрощены правила химии применимы к простых реакций является то, что атомы пытаются сформировать полную внешнюю оболочку 8 электронов (два для L оболочки). Атомы могут отдать несколько электронов, чтобы обнаружить стоящую полную оболочку. Атомы могут принимать несколько электронов для завершения оболочки. Эти два процесса образуют ионы из атомов. Атомы могут даже разделить электронов между атомами в попытке завершить внешнюю оболочку. Этот процесс образует молекулярные связи. То есть атомы ассоциировать с образованием молекулы.

Для элементов I Пример группы: Li, Na, K, Cu, Ag, Au и имеют один валентный электрон. (Рисунок ниже ) Эти элементы имеют сходные химические свойства. Эти атомы легко отдать один электрон, чтобы взаимодействовать с другими элементами. Способность легко отдавать электрон делает эти элементы отличные проводники.




Периодическая таблица элементов группы IA: Li, Na, К, а также элементы группы IB: Cu, Ag, Au и один электрон на внешней, или валентности, оболочка, которая легко пожертвовали. Внутренние электроны оболочки: при п = 1, 2, 3, 4; 2n 2 = 2, 8, 18, 32.

Группа VIIA элементы: Fl, Cl, Br, и я все имеют 7 электронов во внешней оболочке. Эти элементы легко принимать электрон, чтобы заполнить внешнюю оболочку с полным 8 электронов. (Рисунок ниже ) Если эти элементы принимают электрон, отрицательный ион образуется из нейтрального атома. Эти элементы, которые не дают электроны являются изоляторами.




Периодическая таблица группы VIIA элементы: F, Cl, Br, и я с 7 валентных электронов с готовностью принимают электрон в реакции с другими элементами.

Например, атом Cl принимает электрон от атома Na , чтобы стать Cl - ион , как показано на рисунке ниже . Иона является заряженная частица , образующаяся из атома либо жертвуя или принимать электрон. Поскольку атом Na отдает электрон, становится ион Na +. Это, как Na и Cl атомы объединены с образованием NaCl, поваренная соль, которая на самом деле Na + , Cl -, пара ионов. Na + и Cl - проведение противоположные заряды, притягиваются друг друга.




Нейтральный атом натрия отдает электрон в нейтральный атом хлора , образуя Na + и Cl - ионы.

Хлорид натрия кристаллизуется в кубической структуре , показанной на рисунке ниже . Эта модель не в масштабе, чтобы показать трехмерную структуру. В Na + Cl - ионы фактически упакованы похожи на слои уложены мраморов. Легко обращается кубической кристаллической структурой показывает, что твердый кристалл может содержать заряженных частиц.

Группа VIIIA элементы: He, Ne, Ar, Kr, Xe все имеют 8 электронов в валентной оболочке. (Рисунок ниже) То есть, валентной оболочки завершения смысл эти элементы ни пожертвовать, ни принимать электроны. Они также не легко принимать участие в химических реакциях, поскольку элементы группа VIIIa не легко комбинировать с другими элементами. В последние годы химики вынуждены Xe и Kr, чтобы сформировать несколько соединений, однако для целей нашего обсуждения это не применимо. Эти элементы являются хорошими диэлектриками и являются газами при комнатной температуре.




Группа VIIIA элементы: He, Ne, Ar, Kr, Xe в значительной степени нереакционноспособен поскольку валентной оболочки завершена ..

Элементы группы IVA: C, Si, Ge, имеющие 4 электрона в валентной оболочке , как показано на рисунке ниже форме соединений путем обмена электронами с другими элементами без образования ионов. Этот общий электронный склеивание известен как образование ковалентной связи. Обратите внимание, что атом центр (а остальные по расширению) завершила свою валентную оболочку путем обмена электронами. Обратите внимание, что эта цифра является 2-d представление связи, которая на самом деле 3-d. Именно эта группа, IVA, что мы заинтересованы в том своими полупроводниковыми свойствами.




(а) IVA группы элементов: C, Si, Ge , имеющий 4 электрона в валентной оболочке, (б) завершить валентной оболочки путем обмена электронами с другими элементами.

Кристаллическая структура: Большинство неорганических веществ образуют их атомов (или ионов) в упорядоченный массив известный как кристалл. Внешние электронные облака атомов взаимодействуют в упорядоченном виде. Даже металлы состоят из кристаллов на микроскопическом уровне. Если металлический образец дается оптический полируют, а затем протравить кислотой, микроскопическая структура микрокристаллической показывает , как показано на рисунке ниже . Кроме того, можно приобрести, что требует значительных затрат, металлических монокристаллических образцов от специализированных поставщиков. Полировка и травление такого образца не раскрывает никакой структуры микрокристаллическую. Практически все промышленные металлы поликристаллических. Большинство современных полупроводниками, с другой стороны, являются монокристаллические устройства. Мы в первую очередь заинтересованы в монокристаллических структур.




(а) металлического образца, (б) полированный, (с) протравить кислотой , чтобы показать микрокристаллическую структуру.

Многие металлы являются мягкими и легко деформируются различными методами обработки металлов. Микрокристаллы деформируются в металлообработке. Кроме того, валентные электроны могут свободно перемещаться по кристаллической решетке, и от кристалла к кристаллу. Валентные электроны не принадлежат ни к одному конкретному атому, но всех атомов.

Жесткая структура кристалла на рисунке ниже , состоит из регулярного повторяющегося узора положительных ионов Na + и отрицательных ионов Cl. Атомы Na и Cl образуют Na + и Cl - ионов путем переноса электрона от Na до Cl, без свободных электронов. Электроны не могут свободно перемещаться по кристаллической решетке, разница по сравнению с металлом. Не являются ионы свободно. Ионы фиксируются на месте в пределах кристаллической структуры. Несмотря на то, что ионы могут свободно перемещаться, если кристалл NaCl растворяют в воде. Однако, кристалл больше не существует. Регулярное, повторяя структуру ушла. Испарением воды месторождений Na + и Cl - ионов в виде новых кристаллов , как противоположно заряженных ионов , притягиваются друг к другу. Ионные материалы образуют кристаллические структуры из-за сильного электростатического притяжения противоположно заряженных ионов.




NaCl , кристалл , имеющий кубическую структуру.

Полупроводники в группе 14 (ранее часть группы IV) образуют четырехгранный рисунок скрепления с использованием s- и р-орбитальных электронов об атоме, обмена электронной пары связей с четырьмя соседними атомами. (Рисунок ниже (а)).

Группа 14 элементов имеют четыре внешних электрона: два в сферическом с-орбитальных и два в р-орбиталей. Одним из р-орбиталей является незанятым. Три р-орбитали гибридизуются с S-орбитали, образуя четыре SP 3 молекулярных орбиталей. Эти четыре электронные облака отталкиваются друг от друга , чтобы равноудаленные четырехгранный расстояние около атома Si, привлеченные положительного ядра , как показано на рисунке ниже .




Один s-орбитали и три р-орбитали электронов гибридизуются, образуя четыре SP 3 молекулярных орбиталей.

Каждый атом полупроводника, Si, Ge, или С (алмаз) химически связан с четырьмя другими атомами ковалентными связями, общими электронными связями. Два электрона могут совместно использовать орбитальную если каждая имеют противоположные спина квантовые числа. Таким образом, неспаренный электрон может делиться с орбитальным электрона от другого атома. Это соответствует перекрытием Рисунок ниже (а)
электронных облаков, или связи.

На рисунке ниже (б) является одной четверти объема элементарной кристаллической структуры алмаза ячейки , показанной на

Рисунок ниже в начале координат. Облигации особенно сильны в алмазе, снижение прочности снижается группа IV кремния и германия. Кремний и германий и образуют кристаллы со структурой алмаза.




(а) тетраэдра связывание атома Si. (б) приводит к 1/4 кубической элементарной ячейки

Блок алмаза клетка является основным строительным блоком кристалл. На рисунке ниже показаны четыре атома (темный) связан с четырьмя другими в пределах объема клетки. Это эквивалентно размещению одного из

На рисунке выше (б) в начале координат

На рисунке ниже , а затем помещая три больше на смежных граней , чтобы заполнить полный куб.

Шесть атомов приходится на середину каждой из шести граней куба, показывая две связи. Остальные две связи на соседние кубы были опущены для ясности. Из восьми углов куба, четыре атома связь с атомом внутри куба. Где остальные четыре атома связаны? Остальные четыре связь с соседними кубами кристалла. Имейте в виду, что даже несмотря на четыре атома углу не показывают никаких связей в кубе, все атомы в кристалле связаны в одну гигантскую молекулу. Полупроводниковый кристалл строится из копий этой элементарной ячейки.




Si, Ge и С (алмаз) формы с чередованием гранецентрированной куба.

Кристалл эффективно одну молекулу. Атом ковалентные связи с четырьмя другими, которые в свою очередь облигации до четырех других, и так далее. Кристаллическая решетка является относительно жесткой сопротивление деформации. Лишь немногие электроны освобождаться для проводимости о кристалле. Свойство полупроводников является то, что когда-то электрон освобождается, положительно заряженная пустое пространство развивается что также способствует проведению.

  • ОБЗОР
  • Атомы попытаться сформировать полную внешнюю, валентность, оболочка 8-электронов (2-электронов для внутренней оболочки). Атомы могут пожертвовать несколько электронов, чтобы обнаружить стоящую оболочку 8, принять несколько электронов для завершения оболочки, или доли электронов для завершения оболочки.
  • Атомы часто образуют упорядоченные массивы ионов или атомов в жесткой конструкции, известной как кристалл.
  • Нейтральный атом может образовывать положительный ион, жертвуя электрон.
  • Нейтральный атом может образовывать отрицательный ион, принимая электрон
  • В группы IVA полупроводников: C, Si, Ge кристаллизуются в структуре алмаза. Каждый атом в кристалле является частью гигантской молекулы, склеивание с четырьмя другими атомами.
  • Большинство полупроводниковых приборов изготавливаются из монокристаллов.
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья