Les matériaux semiconducteurs.

Objectifs

Généralités

Cristal

Réseau cristallin

Semiconducteurs

Conclusions


Les matériaux semiconducteurs : 1.2 Généralités.

1.2.4 Les liaisons chimiques.(chemical bonds)

Règle fondamentale
key La configuration électronique la plus stable correspond aux sous couches de l'orbite externe s et p saturées ( 2 ou 8 électrons )

boule rouge Un atome dont la couche électronique externe est saturée (gaz rares : hélium, argon, néon, krypton, xénon) n'ont pratiquement aucune activité chimique.

Néon : Ne : 1s2 2s2 2p6 - Argon : Ar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 

boule rouge Un atome dont la couche externe n'est pas saturée à tendance à :

I  Liaison de VAN DER WAALS Van Der WAALS

boule rouge Faible attraction entre les atomes et les molécules neutres donne une énergie de cohésion de l'ordre de 0.2 eV/atome.

boule rouge Concerne par exemple les gaz inertes (Ne, Ar, Kr, Xe).

II Liaison COVALENTE

boule rouge Un électron de la couche externe d'un atome forme avec un électron de la couche externe d'un atome proche voisin une paire considérée comme commune aux deux atomes.

boule rouge Concerne  les éléments de la colonne IV et VII du tableau de classification périodique.Par association entre 4 voisins, chaque atome sature sa couche externe : formation de quatre liaisons de covalence.

boule rouge Chaque atome se lie par covalence avec  quatre voisins de telle manière que sa couche externe  paraisse saturée.

boule rouge Les liaisons formées sont hybrides sp, elles possèdent une orientation géométrique, les atomes se regroupent selon  un tétraèdre régulier.

figure 5

Liaisons covalentes
tetraedre tetraedre2 plan
orbitales tétraédrique sp3

Cas du silicium

Représentation planaire

boule rouge Liaison forte donc grande "dureté" du solide formé.

III Liaison IONIQUE

boule rouge Association d'éléments fortement électropositifs (1 électron périphérique) a des éléments fortement électronégatifs (7 électrons périphériques).

1 électron périphérique Li Na K Rb Cs atome alcalin colonne I
7 électrons périphériques

F Cl Br I

atome halogène colonne VII

boule rouge L'atome alcalin cède facilement son électron périphérique pour devenir un ion positif, et l'atome halogène  accepte facilement un huitième électron pour devenir un ion négatif.

boule rouge Liaison entre les ions, chaque ion  est entouré d'un maximum d'ions de signe opposé au sien.

IV Liaison mixte IONIQUE-COVALENTE

boule rouge Pour des élément peu électronégatifs et peu électropositifs,  le transfert de charge peut être incomplet.

boule rouge  Évolution progressive du caractère  "ionique" vers le caractère "covalent "de la liaison lorsque les différences entre les électronégativités diminuent.

V Liaison MÉTALLIQUE

boule rouge Elle intervient entre des éléments électropositifs (couches externes très peu peuplées : 1 ou 2 électron s, 1 électron p).

boule rouge Liaison covalente mais non saturée.

boule rouge Les électrons de valence sont complètement  délocalisés. Ils forment un "gaz" qui assure la cohésion des éléments.

Pour en savoir plus sur les liaisons chimiques : L7 book ,

 Loi de Fett : ne jamais recommencer une expérience réussie.


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Dernière mise à jour : 20 janvier, 2005 Auteur : Bernard BOITTIAUX