61) Нитевидные кристаллы

Нитевидные кристаллы – кристаллические вещества нитевидной формы с большим отношением длины к поперечному сечению (более 20 при диаметре до 5 мкм). Из-за формы их часто называют усами.

Нитевидные кристаллы обладают крайне высокими значениями прочности и жесткости и рассматриваются в качестве перспективного высокопрочного наполнителя для производства КМ будущего.

Методы их получения разнообразны: из газовой фазы, из расплавов и растворов путем химического разложения или электролиза последних, а также из твердой фазы. В настоящее время получено более 100 веществ в виде нитевидных кристаллов, среди них металлы, оксиды, карбиды, галогениды, нитриды, графит и органические соединения.

62) Направления повышения прочности материалов

Прочность реального материала может быть повышена за счет увеличения плотности дислокаций или уменьшения числа дефектов.

Повышение плотности дислокаций тормозит их продвижение под воздействием приложенной нагрузки, что приводит к повышению физико-механических свойств материала. Традиционные способы упрочнения материалов основаны на повышении плотности дислокаций разнообразными технологическими приемами (правая ветвь кривой).

Левая ветвь кривой отображает повышение прочности материала в результате уменьшения числа дефектов. Основным технологическим приемом снижения дефектности материала является уменьшение геометрических размеров дискретных элементов структуры материала. Предел повышения прочности материалов в данном случае ограничен лишь его теоретической прочностью.

Итак, одним из направлений реализации перспективного направления повышения прочности материалов является рассмотренная

технология нитевидных кристаллов.

Другое направление уменьшения дефектности материала – получение дискретных элементов структуры материала размерами менее 100 нм, которые называют наноструктурами.

63) Элементарные полупроводники

В группу элементарных полупроводников входят элементы, расположенные в В-подгруппах следующих групп Периодической системы: III (В), IV (Si, Ge), V (Р, As), VI (S, Se, Те).

Элементарные полупроводники IV группы (кремний и германий) являются основными материалами полупроводникового приборостроения.

Имеют кристаллическую решетку типа алмаза, в которой атомы соединены ковалентной связью. Период решетки у кремния меньше, чем у германия, что определяет более прочную ковалентную связь из-за более сильного перекрытия электронных облаков, и следовательно, большую ширину запрещенной зоны.

64)Характеристика Кремния.

Атомный номер 14, атомная масса 28,1. Базовый материал для создания ИМС и дискретных полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов и т. д.). При комнатной температуре химически инертен, в расплавленном – химически активен. Широкое применение в технике получил после создания метода бестигельной зонной очистки. Кремний наиболее подходящий материал для изготовления фотоэлектрических преобразователей, трансформирующих световую энергию в электрическую.

По распространению в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. В свободном состоянии в природе не встречается. Процесс получения кремния в целом аналогичен получению германия. Сырьем для его производства служит кремнезем, содержащий до 99,9 % SiO2. Из SiO2 восстановлением получают технический кремний, содержащий менее 3% посторонних примесей. Из такого кремния получают тетрахлорид кремния (SiCl4), который подвергают химической очистке. Далее, уже из тетрахлорида кремния выделяют очищенный кремний по реакции:

SiCl4 + 2Zn  Si + 2ZnCl2 или SiCl4 +2Н2  Si + 4НСl