전자전기재료 고체성질의 형태

물질의 형태

1.단결정

결정전체에 대해 원자가 규칙성을 지니고 배열된 물질

결정방입등에의해 물리적성질이 달라지는것이 많다.

2.다결정

작은결정의 집합으로 이루워진 물질

결정입계등의 결함이 포함된다.

3.비결정

원자의 규칙적인 배열이 난립한 상태의 물질

액체상태에의 원자배열에 가까운 상태가 실현되있다.

비결정실리콘,산화물가라스 등

그림2.4 액체또는 비결정상태부터의 결정의 석출과 다결정구조의 형성

2.2단체물질중의 결함

고체물질중의 결함

물리적 성질(전기적,숙적,광학적,전기적인 성질)에 영향을 준다.

물질의 분류 : 단결정 다결정 비결정

대부분의 결정에는 통상 무언가의 결정결함이 존재한다.

결정결함 : 결정각자의 원자배열의 난립 1.차원 2차원 또는 3차원의 난립

점결합

선상결함

계면결함,결정입계

결정:구성원자가 3차원적인 규칙성을 가진 재료

단결정 1종류의 규칙성의 원자배열이 재료의 모든것을 흡입한 재료

다결정 다종류의 단결정이 혼재된 상태로부터 구성되있는 재료

각각의 단결정을 결정입이라고 부른다.

결정입의 경계는 결정입계라고 부른다.

비결정(아몰훼스) 결성원자의3차원적인 배열이 불규칙한 재료

액체상태에는 구성원자배열은 3차원적인 불규칙이된다.

액체상태의 원자배열이 그대로 고체가 된 상태(가라스 상태)는 곡형적인 비결질구조가 돈다.

석영으 결정질(수정)과비결정(석영가라스)의 상태를 얻는다.

석영에 산화나이토움이나 산화칼슘을 첨가하여 작제한 소다석화가라스는 일반적으로 넓게 활용되고있는 유리재료이다.

(a)점결정

공공

투입형원자

대부분의 결정에는 점결함이 존재

결함이 존재하는 것에 의해 결정의 엔트로피가 증가

열력학의 예측가능하다.

고체중의 존재하는 공공수n은 온도t에 의존하여 증가, 이하의 식을 따른다.

Nv+Nexp(-Qv/kbT)

여기서 N은 전원자위치의 수, Q는 공공 1개를 형성하는것에 필요한 에너지,kb는 볼츠만정수

온도가 증대하는만큼 공공수N이 증가한다 -> 융점직하에는 Nv/N는 10^-4 정도

세라믹 재료의 점결함

결함이 들어가도 전기적인 발란스가 보존될 필요성이 있다.

프렝클결함

정규의 원자위치에서 떨어진 격자간의 투입

원자가 격자점으로부터 격자간위치(정규에는 원자에 점되어있지 않은 위치)에 이동

쇼트키결함

정규의 원자위치에서부터 양이온,음이온이 빼앗겨, 공공이 형성된것

화학양론조성

화학식으로부터 예상된 비율의 양이온과 음이온의 수로부터 구성되있는 경우

예 nacl ,caf2

비화학양론구성

화학양론구성으로부터 떨어진 원소비율이되는 경우

비화물을 구성하는 적어도 1종류의 원자가 복수의 전하를 얻는 가능성이 있는 경우에 일어난다.

예 산화철(fe0)

fe는 2종류의 상태를 얻는다.(습도나 산화압력에 의해변화)

1개의 fe이온이 형성되면 전하 _1ㅣ 여분이 되어 생긴다.

비화학양론구성은 많은 화합물에 생긴다. 공공또는 투입형원자가 존재하면 이온전도성이 생기고 효과에 의해, 전기적인 성질도 변화하는것이 많다.

b 고체물질중의 불순물

금속고체중의 불순물

부금속:단일의 원소로부터된 금속

합금 2종류 이상의 금속원소가 섞인 금속

고융체 융모의 결정구조가 보존된상태에 융질원자가 불규칙또는 균일의 분시불순물원자가 들어간 방법

고융체를 만들까 어떨지 어떤 정도의 농도까지 융질이 융모에 고융하는지,는 몇개의 요인에 영향한다.

원자반경

결정구조

원소의 전기음성도

원소의 전하

세라믹중의 불순물

금속과 동시의 융모중의 불순물원자가 들어간것에 의해 고융체가 형성된다.

불순물이 들어간것은 투입형과 치환형이 존재한다.

음이온과 양이온의 성질을 반영한 불순물 ㄶ는방법

금속과는 다른점이다.

구성의 표시법

합금이나 고융체의 원소구성은 이하의 몇개에 ㅍ시된다.

2종류의 원소 1,2로부터의 경우 1의 원소농도c1dms

c1=m1/m1+m2 * 100

여기서 m1,m2는 각각의 요소 1,2의 중량

합금의 전요소의 원자수의 속에 특정의 요소가 점되어원자수의 비를 표시하는 표시법이다.

원소 1의 몰수를 nm1이라고 하자, m1,a1를 각각 원소1의 질량 및 원자량을 이용해서

nm1=m`/a1

c.선상결합

전위

도상전위

나선상전위

d.면상결합

결정입계

쌍결입계

2장 연습문제

1. 비결정재료 와 결정재료의 차이를 서술하시요

2.온도 500c와 저온 0c에 대해 구리결정중의 공공밀도를 구하여라 단, 공공형성에너지 qv는 0.9 , 구리의 원자량은 a=63.5 구리의 밀도 p=8.40 아보카드로수 Na는 6.023 * 10^23 볼츠만정수 k=8.62*10^-5

3. 산화철에는 철과 산소원자가 1대1의 구성비로 결합한 화학양론구성으로 떨어진 비화학양론구성을 표시한다.

이 이유를 간단히 설명하시오

4.6at%pb-94at%sn합금에 대해 pb와 sn의 중량퍼센트를 구하여라 단apb=207.2 asn=118.69

5. 30g의 구리와 70g의 Au로 제작된 구리알루미늄 합금에 대해 구리와 알루미늄 원자 퍼센트의 값을 구하여라

단 acu=63.55 aau=196.97

6.850c에대해 철은 단위체적당 공공수를 구하여라

단 공공의 발생에너지는 Qv=1.08 철의밀도 p=7.65 철의 원자량 afe=55.85 아보카드로수 Na=6.023*10^23

볼츠만 정수 kb=8.62*10^-5