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なぜシリコンは硬いのか

Science (New York, N.Y.)

|September 10, 1993

まとめ

この要約は機械生成です。

シリコンのような共性固体は,限られた変位運動のために脆いです. この脆さは,化学的置換に類似する原子プロセスによって説明され,これらの材料が変形に抵抗する理由が明らかになります.

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科学分野:

マテリアルサイエンス材料科学
固体物理固体物理学
化学物理化学物理

背景:

シリコンなどの共性固体は,金属やイオン塩とは異なり,硬さや脆さを示します.
配合固体における脱位運動は制限されており,高温でのみ発生する.
この現象の明確な説明は,材料力学におけるその重要性にもかかわらず,捉え難いものでした.

研究の目的:

協和固体の脆さについて満足のいく説明を提供すること.
これらの材料における脱位運動を制御する原子レベルのメカニズムを解明する.
協和固体の機械的性質を,その結合特性と結びつけるために.

主な方法:

変位運動と化学置換反応の類似性.
原子プロセスの分析のために相関図を用いる.
物質変形における原子結合対称性の役割を調査する.

主要な成果:

脆さの決定的な原子プロセスは,化学的置換反応に類似しています.
分析では,高抵抗性ストレスと高活性化エネルギーが変位運動のために存在することを示しています.
脱位キック運動は原子結合の対称性を破壊し,エネルギー的に不利なプロセスである.

結論:

結合固体の観察された脆さは,原子置換のようなプロセスと根本的に結びついている.
高い抵抗性ストレスと活性化エネルギーは,このプロセスの直接的な結果です.
脱位運動中の原子結合対称性の破裂は,物質の変形に対する耐性を説明する.