
【机】 bond polarization
bond; key
【计】 K; key; keyt
【化】 key; linkage; spline
【医】 bond; key; linkage
【化】 polarization
【医】 polarization; polarize
在电子工程与材料科学领域,"键的极化"(Bond Polarization)指化学键中电子云分布不对称的现象,通常由成键原子间的电负性差异引起。该效应直接影响材料的介电性质与半导体器件的载流子行为,具体可从以下维度解析:
电子偏移与偶极矩形成
当不同电负性的原子成键时(如Si-O、Ga-As),电子云偏向电负性较高的原子,形成键偶极矩。其量化公式为:
$$ mu = q times d $$
其中 $mu$ 为键矩,$q$ 为部分电荷量,$d$ 为正负电荷中心距离。
极化率与电场响应
外电场作用下,键内电子云进一步畸变,产生诱导极化(电子极化)。极化率 $alpha$ 满足:
$$ alpha = frac{mu{ind}}{E} $$
$mu{ind}$ 为诱导偶极矩,$E$ 为电场强度。
高介电常数(high-κ)材料如 $ce{HfO2}$ 中,Hf-O键的强极化特性可增强电容效应,替代传统 $ce{SiO2}$ 以抑制量子隧穿泄漏电流。
石英晶体($ce{SiO2}$)的Si-O键极化在机械应力下产生电荷位移,实现力-电信号转换。
Ashcroft与Mermin在《Solid State Physics》中系统阐述化学键极化对介电常数的影响机制(Chapter 27)。
S.M. Sze《Physics of Semiconductor Devices》第3版详细分析键极化对PN结耗尽区电场分布的调制作用(Section 1.4)。
《Journal of Applied Physics》第112卷载文通过X射线光电子能谱(XPS)验证GaN中Ga-N键极化率与缺陷态关联性(DOI: 10.1063/1.4749807)。
中文术语 | 英文术语 |
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键极化 | Bond Polarization |
键偶极矩 | Bond Dipole Moment |
电子云分布 | Electron Cloud Distribution |
电负性差异 | Electronegativity Difference |
诱导极化 | Induced Polarization |
注:文献来源未提供可公开访问的链接,建议通过学术数据库(如IEEE Xplore、APS Journals)检索标题获取全文。
键的极化是指化学键在外界因素(如电场、邻近离子或极性分子)影响下,电子分布发生暂时偏移的现象。以下是详细解释:
极化本质
当外界电场或带电粒子靠近时,化学键中的电子云会发生偏移,导致正负电荷中心分离,形成瞬时偶极矩。例如,非极性的Br-Br键在电场作用下会暂时产生极性。
与键极性的区别
离子极化
常见于离子键中,正离子通过电场作用使负离子的电子云变形(极化作用),而负离子也可能反作用于正离子(附加极化),尤其当正离子半径大、电荷低时更显著。
共价键极化
共价键在外界电场下产生诱导偶极矩,如非极性分子Br₂在电场中瞬间极化。这种极化能力称为可极化性,与键的类型和原子特性相关。
极化现象影响物质性质,如离子极化增强会导致化合物熔点降低、颜色加深,甚至从离子晶体向共价晶体转变。
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