3 1 các dạng liên kết

BÀI GIẢNG LIÊN KẾT TRONG CHẤT RẮN PGS.TS ĐỖ QUANG MINH Bộ môn Silicat Đ H B K T.p HCM BÀI - CÁC DẠNG LIÊN KẾT TRONG CHẤT RẮN Các loại liên kết chất rắn  - Ion, cộng hóa trị, liên kết phân t ử, liên k ết kim lo ại, liên kết Hydro  Lý thuyết cổ điển tính dẫn    Mật độ dòng j, tốc độ chuyển vd, resistivity r Lý thuyết vùng lượng  Sự tạo dải lượng  Hàm Fermi: electron lấp đầy  Tính dẫn kim loại, cách điện, bán dẫn dải lượng  Tạp chất cho nhận (Hall Effect)  Thiết bị (Devices)  Tiếp điểm p-n, diode, LED, pin mặt trời, laser… Tương quan lượng-cấu trúc  Vai trị electron  Ảnh hưởng tới tính chất  CÁC DẠNG LIÊN KẾT TRONG CHẤT RẮN Liên kết kết lực tương tác  Hai loại :  - Lực hút (ái lực hóa học, lực hút tónh điện, lực Van der Waals )  - Lực đẩy (dao động nhiệt, lực đẩy tónh điện )  Liên kết xuất lực hút cân lớn lực đẩy  3.1.1 LỰC LIÊN KẾT VÀ ĐƯỜNG CONG THẾ NĂNG HỆ HAI HẠT r0  Xét hệ hai phần tử  Năng lượng E(r) hai hạt phụ   thuộc r :E (r )   n  m r r  + E Năng lượng đẩy , , n, m - số đặc trưng lực hút lực đẩy hệ r0 : liên kết bền lượng r ro Năng lượng hút THAM SỐ MẠNG R0 LÀ KHOẢNG CÁCH CÂN BẰNG LỰC HÚT & LỰC ĐẨY Hệ bền Emin, nghóa E(r) thỏa mãn ñieàu m n   dE    dE  kieän: 0     dr  r r0    d E  0  dr  r r  n 1  m1    dr  r r ro ro o    n(n  1) m(m  1)  d E     0 m n n2 m  dr2  r r ro ro  o Ý nghóa: lực đẩy có tác dụng khoảng cách nhỏ lực hút Khi r > r0 lực hút tác dụng r = r0, lực đẩy chiếm ưu thế, không cho phép hai nguyên tử vượt khoảng cách r0 (chất rắn không chịu nén eùp), SỰ BỀN VỮNG CẤU TRÚC THEO CHIỀU DÀI LIÊN KẾT • Khơng sít chặt, E > Emin _ Energy _ bond length typical neighbor bond energy • Sít chặt, Emin _ r Energy typical neighbor bond length typical neighbor bond energy r • Nhiệt độ nóng chảy, Tm Dãn nở nhiệt ? Energy (r) ro r smaller Tm larger Tm Tm is larger if Eo is larger • As atoms vibrate, easy to move apart, but difficult to move closer – As temperature increases, average bond length increases • Elastic modulus, Ecross length, L o undeformed sectional area Ao L deformed F • E~ curvature at ro Energy unstretched length ro r Elastic modulus F L =E Ao Lo E similar to spring constant E is larger if curvature is larger smaller Elastic Modulus larger Elastic Modulus XẾP Crystalline materials • atoms pack , 3D arrays • typical of: - -many _ -some _ crystalline SiO2 Adapted from Fig 3.41(a), Callister & Rethwisch 4e Noncrystalline materials • atoms have no periodic packing • occurs for: - _ - _ "Amorphous" = Noncrystalline Si Oxygen noncrystalline SiO2 Adapted from Fig 3.41(b), Callister & Rethwisch 4e LIÊN KẾT TRONG CHẤT RẮN LIÊN KẾT ION  Lực liên kết F cation - anion lực hút tónh điện Coulomb Giữa hai hạt tích điện i j :  F  q 4 orij  o - số điện môi chân không,  rij – khoảng cách hai hạt tích điện