2晶体的结合(学生)new

《2晶体的结合(学生)new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、半导体物理姜胜林刘欢2晶体的结合晶体的结合本章内容提要本章内容提要电负性与晶体的典型结合方式结合能与晶体的性质典型的结合类型特点2.1电负性与晶体的典型结合方式1、电负性电离能：使一个价电子摆脱其原子核的束缚，所必须施加的能量。亲和能：一个中性原子从外界获得一个电子而变成负离子所释放的能量。电负性：原子对电子的束缚能力大小的量度。2、电负性与元素结合规律（1)元素电负性的变化规律：同一周期元素，第I族元素电负性最小，第VII族元素电负性最大。同一族元素，随周期增加，电负性减小。周期表中位于右上角的Ｆ元素电负性最大，而位于左下角的Cs元素电

2、负性最小。（2)电负性与元素结合规律：电负性差较大的两元素间多以离子键相结合（NaCl)。电负性接近的元素间多以共价键相结合(C,Si)。3、晶体的典型结合方式晶体内原子之间有五种典型的结合类型:离子键－离子晶体，正负离子间静电库能能；共价键－原子晶体，共用电子对的交换作用能；金属键－金属晶体，正原子实与负电子云的库能能；分子键－分子晶体，偶极矩之间互作用能；氢键－氢键晶体，裸露的氢核（带正电）与电负性较大的原子间的互作用能．（1）离子结合与离子晶体离子晶体由电负性相差较大的元素形成。原子间存在电荷的转移，金属原子失去电子变成带正电的正离子，而非金

3、属原子得到电子变成带负电的负离子，正负离子靠库仑引力结合在一起。I-VII族组成的晶体是典型的离子晶体，如：NaCl，CsCl…II-VI族化合物可以看作离子晶体，如：CdS、ZnS结合能的数量级约在800kJ/mol，结构稳定．导电性能差、熔点高、硬度高、热膨胀系数小。几何结构特点：离子晶体一定是复式晶格；每一个离子的周围均为异号离子；可能的配位数由两种原子的半径比决定：CsCl结构，配位数：８NaCl型结构，配位数：６闪锌矿型，配位数：４（2）范德瓦耳斯结合与分子晶体范德瓦耳斯力－指偶极矩间的相互作用力。瞬时偶极矩－非极性分子，弥散力

4、。固有偶极矩－极性分子，取向力。诱导偶极矩－极性分子，感应力，电荷分布发生畸变。分子键往往产生于原来具有稳定电子结构的原子或分子之间。惰性元素，价电子已经形成共价键的饱和分子。常常采用密堆积结构。（3）金属结合及金属晶体金属原子电负性小，易失去电子。带正电的原子实＋大量自由电子（电子气体）。良好的导热导电性，表面光泽（可见光被反射）。多采用密堆积结构（12），少量金属也形成配位数稍低的体心立方结构（8）。易发生永久形变，良好的延展性。（4）氢键结合与氢键晶体氢原子核外只有一个电子，当这个电子与其他电子配对形成共价键后，H核裸露在外，裸

5、露的H核带正电，还可以与一个电负性较强的原子结合，这种结合称为H键。冰中的H键：OHO（5）共价结合与共价晶体共价键的饱和性与方向性共价晶体的结构极性键与非极性键（混合键）3SP杂化轨道①共价键的饱和性与方向性饱和性：每个原子形成共价键的数目有限。方向性：形成共价键的方向与电子态有关，成键在电子云重叠最大方向。S电子－球对称分布，P电子－哑铃状分布。电子几率分布（以H原子结合成氢分子为例）方向性：电子云的分布主要集中在两个H原子的连线方向上，即电子云的分布有一择优取向，电子云密度最大的方向也即共价键的方向。饱和性：每一个H原子最多只能与另一个

6、原子形成一个共价键，所以说共价键具有饱和性。②共价晶体的结构共价键的饱和性与方向性特定结构典型结构：正四面体结构（金刚石，闪锌矿）③共价键与离子键间的混合键完全离子结合（如NaCl）：正负离子通过库仑相互作用结合在一起，Na＋和Cl－的电子云几乎没有重叠。完全共价结合（如金刚石）：相邻两个C原子各出一个未配对的自旋相反的电子归这两个原子所共有，在这两个原子上找到电子的概率相等，即这两个C原子对共价键的贡献完全相同。等效离子电荷当A、B两原子为不同种原子时，这时A、B两原子对分子轨道的贡献并不相同，即在A、B两原子上找到电子的概率并不相等。有部分电荷从

7、B原子转移到A原子。这种结合不是纯的共价结合，而是含有离子键的成分。④SP3杂化轨道：－分子轨道线性组合轨道杂化：在成键过程中，由几个能量接近的原子轨道重新组合成成键能力更强的新分子轨道的现象。以金刚石为例:C原子的基态为：1s22s22p21s1s+4eV2s2p2s2p电子从2s→2p需4eV形成一个C－C键，能量降低3.6eV分子轨道由原子的2s、2p、2p和2p轨道的xyz线性组合组成，称为sp3杂化轨道。（6）同分异构体同分异构体：化学式相同，但结构不同，因而性质不同（可有很大差异）。C的几种同分异构体：金刚石，石墨，C60分子金刚石石墨

8、金刚石•C固体是一种分子晶体,室温下为面心立方结构，纯净的60C6