Жидкокристаллические элементы потребляют малую мощность, им можно придавать различные размеры и формы, варьировать цвет индикаторов. Они дешевы и сравнительно просты в изготовлении.

ТИПЫ МЕЖАТОМНОЙ СВЯЗИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

По характеру сил связи твердые кристаллические тела можно разделить на четыре группы:

- ионные кристаллы, в которых основным видом связи является ионная;

- атомные кристаллы, в которых основные связи ковалентные;

- металлические кристаллы с характерной металлической связью;

- молекулярные кристаллы, в которых связь осуществляется в основном силами Ван-дер-Ваальса.

Число К ближайших соседей, окружающих ион (атом) в решетке, называют координационным числом решетки.

Атомные (ковалентные) кристаллы. Для уяснения природы ковалентной связи рассмотрим простейший пример взаимодействия двух атомов водорода (рис. 1. 13, а) .

Рис 1 13. К объяснению природы ковалентной связи в молекуле водорода:

а— схематическое изображение атомов водорода А и В; a, b — ядра атомов,

1 — электрон атома А, 2— электрон атома В,

б — распределение электронной плотности в системе из двух атомов водорода: 1 — распределение электронной плотности в изолированных атомах Н, 2 — электронная плотность, которая получилась бы при простом наложении электронных облаков изолированных атомов, сближенных до расстояния r ₀, 3— действительное распределение плотности в молекуле Н ₂

При r» 2 Ǻ наступает перекрытие электронных облаков этих атомов. Электроны в этом состоянии принадлежат одновременно обоим ядрам, обобществлены.

Энергию связи, возникающую в результате по-парного обобществления электронов, называют обменной.

 

Рис. 1.14. Схематическое изображение структуры

кристаллов с ковалентной связью: а — элементы группы IV B;

б —элементы группы V B;

Алмаз, кремний, германий являются элементами IV группы. Поэтому они имеют тетраэдрическую решетку, в которой каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями, как показано на рис. 1.14, а .

Ковалентные кристаллы обладают высокой прочностью, твердостью, имеют высокие точки плавления и теплоты сублимации.

 

ДЕФЕКТЫ РЕАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ

Примеси. Твердые тела всегда содержат примеси. Процесс растворения состоит в том, что примесные атомы внедряются в промежутки между атомами кристалла (рис. 1.15, а)или замещают часть этих атомов, размещаясь в узлах решетки (рис. 1.15, б). В первом случае твердый раствор называется раствором внедрения, во втором — раствором замещения. Присутствие чужеродных атомов вызывает искажение решетки.

Рис.1.15. Искажение кристаллической решетки в твердых растворах

внедрения(а)и замещения (б)

Дефекты по Френкелю и по Шоттки. При любой температуре в кристалле атомы, обладающие достаточно высокой энергией, могут удаляться на значительные расстояния от положений равновесия и преодолевать потенциальный барьер (рис. 1.16, а).Процесс сопровождается возникновением вакантного узла и атома в междоузлии. Такого рода дефекты называются дефектами по Френкелю.

При полном испарении атом покидает поверхность кристалла, при частичном испарении он с поверхности переходит в положение над поверхностью (рис. 1.16, б). В поверхностном слое кристалла образуется вакансия. Путем замещения вакансия перемещается внутрь кристалла. Такого рода вакансии называют дефектами по Шоттки.

ДИФФУЗИЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

Диффузию чужеродных атомов в решетке данного вещества называют гетеродиффузией, или диффузией.

Рис. 1 17. Потенциальный барьер U, отделяющий