
【機】 bond polarization
bond; key
【計】 K; key; keyt
【化】 key; linkage; spline
【醫】 bond; key; linkage
【化】 polarization
【醫】 polarization; polarize
在電子工程與材料科學領域,"鍵的極化"(Bond Polarization)指化學鍵中電子雲分布不對稱的現象,通常由成鍵原子間的電負性差異引起。該效應直接影響材料的介電性質與半導體器件的載流子行為,具體可從以下維度解析:
電子偏移與偶極矩形成
當不同電負性的原子成鍵時(如Si-O、Ga-As),電子雲偏向電負性較高的原子,形成鍵偶極矩。其量化公式為:
$$ mu = q times d $$
其中 $mu$ 為鍵矩,$q$ 為部分電荷量,$d$ 為正負電荷中心距離。
極化率與電場響應
外電場作用下,鍵内電子雲進一步畸變,産生誘導極化(電子極化)。極化率 $alpha$ 滿足:
$$ alpha = frac{mu{ind}}{E} $$
$mu{ind}$ 為誘導偶極矩,$E$ 為電場強度。
高介電常數(high-κ)材料如 $ce{HfO2}$ 中,Hf-O鍵的強極化特性可增強電容效應,替代傳統 $ce{SiO2}$ 以抑制量子隧穿洩漏電流。
石英晶體($ce{SiO2}$)的Si-O鍵極化在機械應力下産生電荷位移,實現力-電信號轉換。
Ashcroft與Mermin在《Solid State Physics》中系統闡述化學鍵極化對介電常數的影響機制(Chapter 27)。
S.M. Sze《Physics of Semiconductor Devices》第3版詳細分析鍵極化對PN結耗盡區電場分布的調制作用(Section 1.4)。
《Journal of Applied Physics》第112卷載文通過X射線光電子能譜(XPS)驗證GaN中Ga-N鍵極化率與缺陷态關聯性(DOI: 10.1063/1.4749807)。
中文術語 | 英文術語 |
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鍵極化 | Bond Polarization |
鍵偶極矩 | Bond Dipole Moment |
電子雲分布 | Electron Cloud Distribution |
電負性差異 | Electronegativity Difference |
誘導極化 | Induced Polarization |
注:文獻來源未提供可公開訪問的鍊接,建議通過學術數據庫(如IEEE Xplore、APS Journals)檢索标題獲取全文。
鍵的極化是指化學鍵在外界因素(如電場、鄰近離子或極性分子)影響下,電子分布發生暫時偏移的現象。以下是詳細解釋:
極化本質
當外界電場或帶電粒子靠近時,化學鍵中的電子雲會發生偏移,導緻正負電荷中心分離,形成瞬時偶極矩。例如,非極性的Br-Br鍵在電場作用下會暫時産生極性。
與鍵極性的區别
離子極化
常見于離子鍵中,正離子通過電場作用使負離子的電子雲變形(極化作用),而負離子也可能反作用于正離子(附加極化),尤其當正離子半徑大、電荷低時更顯著。
共價鍵極化
共價鍵在外界電場下産生誘導偶極矩,如非極性分子Br₂在電場中瞬間極化。這種極化能力稱為可極化性,與鍵的類型和原子特性相關。
極化現象影響物質性質,如離子極化增強會導緻化合物熔點降低、顔色加深,甚至從離子晶體向共價晶體轉變。
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