Алмаз как диэлектрик

Первые два элемента — типичные неметаллы. У германия появляются некоторые черты металличности. Свинец — типичный металл. От углерода к свинцу ослабляются окислительные и усиливаются восстановительные свойства атомов. У соединений четырехвалентных элементов по тому же ряду усиливаются окислительные свойства, а у соединений двухвалентных элементов ослабляются восстановительные свойства. Углерод в виде алмаза — диэлектрик. Кремний, германий и а-олово — типичные полупроводники, имеющие алмазный тип кристаллической решетки (см. рис. 45). У металлического р-олова тетрагональная элементарная ячейка. У свинца ячейка типа К-12. [c.286]

По способности проводить электрический ток вещества делятся на проводники, полупроводники и изоляторы (диэлектрики). Такое деление довольно условно. Нет веществ, абсолютно не способных проводить электрический ток, и иногда трудно отнести вещество к тому или иному классу. Электропроводимость зависит от температуры, давления, чистоты вещества (содержание примесей), кристаллической структуры (ср., например, алмаз и графит, белое и серое олово), характера химических связей и других факторов. [c.179]

Почему алмаз обладает свойствами диэлектрика Какими свойствами мог бы обладать углерод, если бы он кристаллизовался в объемно-центрированную кубическую структуру [c.641]

У алмаза электроны атомов углерода заполняют валентную зону. Перевод электронов в зону проводимости требует высоких энергий — ширина запрещенной зоны составляет А = 5,7 эВ, поэтому алмаз —диэлектрик (хотя по ряду других свойств его относят к полупроводникам). Кремний имеет структуру алмаза, и у него также заполнена валентная зона, но вследствие энергетической близости зоны проводимости и валентной зоны (Д =1,1 эВ) кремний проявляет свойства полупроводника. У графита валентная зона, содержащая 2р-негибридные электроны, и зона проводимости перекрываются, и эта модификация углерода, не являясь металлом, хорошо проводит электрический ток. [c.183]

Как видно из табл. 26, у углерода самый малый для элементов этой группы радиус атома, высокий ионизационный потенциал, большая температура плавления. Это характерно для типичного неметалла. Типичным неметаллом является также кремний. У германия проявляются некоторые металлические свойства, а олово и свинец — металлы. Они больше сходны по свойствам друг с другом, чем с германием. Сказывается экранирующее действие электронных подуровней, снижающих притяжение валентных электронов к ядру атома. Например, по электропроводности белое олово и свинец — проводники, германий, кремний и серое олово (а-Зп) — полупроводники, а углерод в виде алмаза — диэлектрик. [c.231]

В таблице для С дана ширина запрещенной зоны алмаза. Высокое значение этой величины (5,2 эв) говорит о том, что алмаз — диэлектрик высокого класса. Другая модификация того же элемента — графит, как уже говорилось,— полупроводник. [c.455]

Полагают" , что по злектрическим свойствам новый материал занимает промежуточное положение между алмазом (диэлектрик) и графитом (проводник). Материал химически стоек. Он может найти применение в электронике (провод для квантовых систем, сверхпроводники и т.п.), а также в тех областях, где используют углеродные волокна. [c.50]

При обычных условиях алмаз - диэлектрик, олово и свинец -металлы, а кремний и германий - полупроводники. Ширину запрещенной зоны можно уменьшить, сблизив атомы. Действительно, при давлениях в несколько мегапаскалей многие диэлектрики, в частности алмаз и кварц, переходят в металлическую форму. [c.90]

С точки зрения структуры подобие в этом случае весьма далекое. С точки зрения физических свойств термин алмазоподобный полупроводник также неудачен, ибо алмаз — диэлектрик (ширина за- [c.105]

К четвертой группе процессов относятся превращения, сопровождающиеся значительной перестройкой электронной подсистемы кристалла, например переход алмаз (диэлектрик)—графит (со значительным вкладом металлической связи). [c.207]

Ковалентные кристаллы. Заполнение энергетических зон ковалентного кристалла рассмотрим на примере алмаза, у которого ширина запрещенной зоны E 5,7 эВ. Электроны атомов углерода полностью заполняют валентную зону. Поскольку переход электронов из валентной зоны в зону проводимости требует большой энергии возбуждения, которая в обычных условиях не реализуется, алмаз являете диэлектриком. [c.117]

Кристаллы боразона окрашены в цвета от желтого до черного или бесцветны. Боразон очень твердый и в этом отношении почти не уступает алмазу (некоторые образцы боразона даже царапают алмаз). К тому же в отличие от последнего он механически более прочен и термически более стоек. Наиример, при нагревании в вакууме до 2700°С боразон совершенно не изменяется, при нагревании на воздухе до Ю00"С лишь слегка окисляется его поверхность, тогда как алмаз сго-рает уже при 900°С. Как и алмаз, боразон — диэлектрик. Указанные свойства определяют все возрастающее значение боразона для техники. [c.440]

Чтобы диэлектрик (изолятор) стал проводить электрический ток, необходима энергия, достаточная для возбуждения электронов из заполненной зоны через межзонную щель в свободную зону молекулярных орбиталей. Эта энергия является энергией активации процесса проводимости. Лишь высокие температуры или чрезвычайно сильные электрические поля могут обеспечить энергию, необходимую для возбуждения значительного числа электронов, которые придают кристаллу проводимость. В алмазе межзонная щель (интервал между потолком заполненной, или валентной, зоны и низом свободной зоны, называемой зоной проводимости) составляет 5,2 эВ, т.е. 502 кДж моль . [c.631]

Предельным случаем такого процесса конденсации циклов является графит, состоящий из атомных плоскостей с гексагональными циклами, в которых делокализация электронов простирается на всю плоскость. Благодаря наличию делокализованных электронов графит является хорошим проводником электричества в отличие от алмаза, который обладает свойствами диэлектрика. Графит можно рассматривать как двумерный металл, в котором подвижность электронов ограничена отдельными атомными плоскостями, упакованными в стопку. [c.301]

Из условий минимума энергии все валентные электроны атомов углерода заполняют нижнюю зону, а так как их число составляет 4, то эта зона (ее называют валентной) оказывается заполненной полностью. Зона же проводимости кристалла пуста. Для перехода в эту зону электронам необходимо сообщить энергию порядка 7 эВ (680 кДж/моль). Требуемая энергия превышает энергию связи в кристалле алмаза и не может быть реализована. Поэтому подобные вещества не проводят электрический ток и являются диэлектриками. [c.76]

Кристалл 2п8 может рассматриваться как ковалентная каркасная структура, в которой каждый атом 2п связан с четырьмя атомами 5, а каждый атом 5 связан с четырьмя атомами 2п. Сульфид цинка обнаруживает свойства диэлектрика, хотя и не в такой мере, как алмаз. Вместе с тем его можно рассматривать как ионный кристалл, состоящий из ионов 2п" и 8" с координационным числом 4 каждый. Наконец, его можно рассматривать и как металлическую структуру (гексагональную плотноупакованную), построенную из анионов 8"", в которой половина тетраэдрических дырок (вакансий) занята ионами 7п" [c.527]

Карбид кремния Si (карборунд), подобно углероду и кремнию, существует в виде кубической (алмазоподобной) и гексагональной модификаций. В чистом виде алмазоподобный S — диэлектрик, но с примесями становится полупроводником (Д = 1,5—3,5 эВ) с п-пли / -проводимостью. Он тугоплавок (т. пл. 2830°С), по твердости близок к алмазу, химически весьма стоек. Разрушается лишь при нагревании в смеси HF + HNOg и при сплавлении со щелочами в присутствии окислителя, например [c.420]

Энергия кристаллической решетки в кристаллах этого типа фактически совпадает с энергией химической связи и лежит в пределах 200—500 кДж/моль. Так, энергия кристаллической решетки алмаза составляет 480 кДж/моль. Вследствие столь высокой энергии связи ковалентные кристаллы обладают высокими твердостью, температурами кипения и плавления. Диапазон их электропроводящих свойств велик от типичных диэлектриков (алмаз, нитрид бора, кварц) до полупроводников (кремний, германий) и даже электронных проводников (олово). [c.77]

Алмаз, в отличие от графита, драгоценный камень с плотностью 3,51 г/см , имеет наибольшую твердость среди всех природных веществ. В чистом состоянии - бесцветные прозрачные кристаллы, по электрическим свойствам-диэлектрик. [c.148]

Карбид кремния (карборунд) Si — тугоплавок, химически стоек, по твердости близок к алмазу. В виде алмазоподобной модификации он — диэлектрик, которому определенные примеси придают полупроводниковые свойства. Поэтому Si находит применение в радиотехнике, но, в основном, его используют как абразивный и огнеупорный материал. [c.276]

Кристалл, у которого часть нижних зон оказывается заполненной целиком, а более высокие зоны пусты, является диэлектриком (см. рис. 7.6, а). Действительно, в электрическом поле электроны не могут ускоряться, приобретая при этом дополнительную энергию, поскольку их энергетические состояния сверху ограничены. Соответственно электрический ток под воздействием постоянного поля в таких телах не возникает, что и служит основным признаком изоляторов-диэлектриков (исключение составляют сверхсильные поля, которые могут привести к так называемому диэлектрическому пробою, сопровождающемуся нарушением структуры твердого тела, — пробой изоляторов). Типичный изолятор — алмаз с шириной запрещенной зоны 5,7 эВ (см. рис. 7.5). [c.137]

Таким образом, в зависимости от характера заполнения энергетических зон кристалла электронами атомная решетка может принадлежать металлам, полуметаллам, полупроводникам или диэлектрикам. Мы видим также, что принадлежность к тому или иному классу веществ определяется не только строением атома, но и кристаллической структурой вещества. Ярким примером может служить олово, существующее в двух аллотропных модификациях серое со структурой алмаза — полупроводник и белое с тетрагональной кристаллической решеткой — металл. Точно так же воздействие внешних условий может оказать существенное влияние например неметалл фосфор при давлениях выше 40 тыс. атмосфер становится металлом. [c.138]

Еще одна особенность углерода состоит в том, что в виде алмаза он представляет собой диэлектрик, тогда как кремний, германий и олово — типичные полупроводники. [c.317]

Карбин - полупроводниковый углерод, восполняющий собой недостающее звено в спектре углеродных материалов алмаз - диэлектрик, графит - проводник. В сочетании с возможностями ионно-лучевой технологии получения углеродных пленок с заданными свойствами открывается перспектива создания новой элементной базы микроэлектроники только на основе углерода. Особо следует подчеркнуть недавно обнаруженную способность карбина образовывать интеркалированные соединения с металлами . [c.36]

Рис. 14-28. Два варианта расчетной зонной структуры кристаллического углерода. При структуре а уиюрод должен был бы обладать свойствами проводника, а структуре б соответствуют свойства диэлектрика, наблюдаемые в действительности для алмаза.

Атом но-ковалентная Лтом 1 Ковалентная 1 Сильная Высокая Диэлектрики или полупроводники С (алмаз), SiOs [c.104]

Обичпо к металлам относят вен1есгна с электрической проводимостью 1(У -10 Ом -см к полупроводникам с 10 10 Ом -см , к диэлектрикам с 10 " Ом -см и метине. Объясните, как влияет гнп свя <и на электрическую проводимость тпсрлих веществ па примере алмаза, германия и свим[1а, [c.109]

По теореме Яна-Теллера первого порядка и Пайерлса в подобных случаях всегда существует колебательное движение,смещающее адра таким образом, что симметрия молекулы снизится и вырождение будет снято. Произойдет расщепление этой частично заполненной зоШ) относительно уровня Ферми, и сплошная проводящая металлическая система одномерного типа превратится в диэлектрик. Все это указывает на малую вероятность бесконечной поликумуленовой конфигурации для карбина. Вероятность же существования полииновой конфигурации соответствует плохой проводимости, и ее плотность 1,97 почти вдвое меньше плотности алмаза. [c.90]

Так, при взаимодействии с фтором нелокализованная л-связь графита разрывается, и возникают двухэлектронные сг-связи С—Р. В пределе образуется фторид графита состава СР (рис. 205). При этом углерод переходит из ар - в зр -гибридное состояние. Поскольку во фториде графита все связи локализованные, он диэлектрик. Фторид графита — бесцветное, прозрачйое, химически инертное веш,ество. Не реагирует даже с концентрированными кислотами и щелочами. При окислении фтором превращается в Ср4. Алмаз окисляется фтором при нагревании непосредственно до [c.449]

Объясните, почему алмаз является диэлектриком, тогда как серебро, кристаллизующееся с образованием гранецентрировавной кубической решетки (см. рис. 11.15, ч. 1), имеет очень высокую электропроводность. [c.368]

Соединения алюминия. Оксид алюминия известен в виде нескольких модификаций. Наиболее устойчивой является а - А Оз. Эта модификация встречается в земной коре в виде минерала корунда, из которого готовят шлифовальные диски и наждачные порошки. Применение корунда в качестве абразивного материала основано на его высокой твердости, уступающей лишь твердости алмаза, карборунда 81С и боразона ВЫ. Сплавлением А]20з с СгаОз получают искусственные рубины. Из них изготовляют опорные камни в точных механизмах. В последнее время искусственные рубины применяют в квантовых генераторах (лазерах). Изделия из А12О3 используют как огнеупоры и диэлектрики. [c.279]

Характерно, что отдельнУе аллотропические видоизменения одного и того же простого вещества могут в высокой степени различаться между собой по своим полупроводииковым свойствам. Так, селен известен в виде нескольких аллотропных модификаций. Из них только одна — серый (гексагональный) селен — обладает свойствами полупроводника, а в остальных модификациях это изолятор. Далее, углерод в виде алмаза — типичный диэлектрик, в то же время графит — полупроводник. [c.453]

По химическому составу полупроводники весьма разнообразны. К ним относятся элементарные вещества, как, например, бор, графит, кремний, германий, мышьяк, сурьма, селен, а также многие оксиды ( uaO, ZnO), сульфиды (PbS), соединения с индием (InSb) и т. д. и многие соединения, состоящие более чем из двух элементов. Известны и некоторые органические соединения обладающие полупроводниковыми свойствами. Таким образом, к полупроводникам относится очень большое число веществ. Обусловлены полупроводниковые свойства характером химической связи (ковалентным, или ковалентным с некоторой долей ионности), типом кристаллической решетки, размерами атомов, расстоянием между ними, их взаиморасположением. Если химические связи вещества носят преимущественно металлический характер, то его полупроводниковые свойства исключаются. Зависимость полупроводниковых свойств от типа решетки и от характера связи ясно видна на примере аллотропных модификаций углерода. Так, алмаз — типичный диэлектрик, а графит — полупроводник с положительным температурным коэффициентом электропроводности. То же у олова белое олово — металл, а его аллотропное видоизменение серое олово — полупроводник. Известны примеры с модификациями фосфора и серы. [c.298]

Гибридные 5рЗ-орбитали атома углерода направлены к углам тетраэдра, поэтому, казалось бы, наиболее естественным сочетанием атомов этого элемента должна быть структура, состоящая из сцепленных тетраэдров, связи между которыми имеют чисто ковалентную природу и представляют собой сг-связи. Действительно, аллотропическая разновидность углерода — алмаз — построен именно так вокруг каждого атома углерода в алмазе имеется четыре других таких же атома, расположенных по углам тетраэдра на расстоянии 0,154 нм. Все валентные электроны распределены по связям, свободных электоров нет, л-связи, охватывающие несколько атомов, отсутствуют, поэтому алмаз является диэлектриком . Небольшое число внутренних электронов и небольшие размеры атома способствуют упрочению связей — алмаз обладает твердостью, превышающей твердость всех других веществ. [c.162]

К диэлектрикам относятся некоторые простые вещества (алмаз), подавляющее большинство органических соединений, керамические материалы, слюда, силикатные стекла и др. Особо важное значение имеют полимерные материалы как диэлектрики, используемые в качестве хороших изоляторов (см. гл. XIII). К газообразным диэлектрикам относятся N5., ЗРе и др. В состав диэлектриков могут входить атомы металлических элементов, но атомы неметаллов входят обязательно, так как без них не существуют прочные ковалентные, ионные или ионно-ковалентные связи между атомами. Таких связей нет только в ожиженных и закристаллизованных газах нулевой группы элементов периодической системы, которые также обладают свойствами диэлектриков. [c.232]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология