3.3共价晶体和分子晶体 第1课时 课件 -2026-2027学年高二上学期化学沪科版选择性必修2

共价晶体 1 芯片应用广泛… 新能源汽车 智能家居 人造卫星 芯片材料经历了怎样的发展历程？ 智能手机 芯片发展历程 第一代 硅芯片 耐热性好 成本低 机械强度大 电子迁移率高 任务1：揭示硅芯片特性的原因 1-1 绘制晶胞：利用提供的cif文件，在Diamond软件上绘 制晶体硅的晶胞，并从不同角度观察晶胞。 1-2 分析结构：从三个维度分析硅晶胞的结构特点。 构成微粒种类 微粒结合方式 所含微粒数目 晶胞 Si原子 ②硅原子采用 sp3杂化 微粒结合方式 ①每个硅原子与4个相邻的 硅原子以共价键结合 ③相邻两个Si-Si键夹角为 109◦28′ 1-2 分析结构：从三个维度分析硅晶胞的结构特点。 顶角：8× 1 8 =1 面心：6× 1 2 =3 体内：4 原子总数：1+3+4=8 所含微粒数目 1-2 分析结构：从三个维度分析硅晶胞的结构特点。 构成微粒种类 微粒结合方式 所含微粒数目 晶胞 Si原子 ①每个硅原子与4个相邻的 硅原子以共价键结合 ②硅原子采用 sp3杂化 ③相邻两个Si-Si键夹角为109◦28′ 8个Si原子 1-2 分析结构：从三个维度分析硅晶胞的结构特点。 原子 共价键 单个晶胞 多个晶胞 无隙并置 原子 共价键 单个晶胞 多个晶胞 晶体 无隙并置 共价 想一想：什么是共价晶体？ 空间网状结构 相邻原子间通过共价键形成的三维空间网状结构的晶体。 原子 共价键 单个晶胞 多个晶胞 晶体 无隙并置 空间网状结构 1-3 解释性质：晶体硅为什么具有熔点高、硬度大的特性？ 共价 原子 共价键 单个晶胞 多个晶胞 共价晶体 无隙并置 空间网状结构 熔点高 硬度大 微观结构 宏观性质 决定 反映 芯片发展历程 第一代 硅芯片 第二代 砷化镓、 磷化铟芯片 第三代 碳化硅、 氮化镓芯片 碳化硅芯片在新能源汽车、轨道运输、特高压输电等领域具有更广阔的应用前景。 任务2：分析碳化硅芯片的特点 Si C C-Si 共价键 C、Si原子采用sp3杂化 构成微粒种类 微粒结合方式 所含微粒数目 晶胞 2-1 探究结构：用替换法将硅晶胞“变身”获得碳化硅的晶胞。 将Si替换为C Si C 所含微粒数目 C：4 Si：8× 1 8 +6× 1 2 =4 化学式：SiC 2-1 探究结构：用替换法将硅晶胞“变身”获得碳化硅的晶胞。 Si C 原子 共价键 单个晶胞 无隙并置 多个晶胞 熔点高 硬度大 共价晶体 共价晶体 (结构相似) 熔化或破坏时 克服共价键 键长越短 键能越大 物质 晶体硅 碳化硅 键长/pm 234(Si-Si) 184(C-Si) 键能(kJ·mol-1) 226(Si-Si) 301(C-Si) 莫氏硬度 7 9 熔点 1415℃ 2600℃ 2-2 分析优势：结合表中数据，分析碳化硅与硅相比，有何优越性?为什么? 熔点更高 硬度更大 莫氏硬度 7 9 熔点 1415℃ 2600℃ 硅芯片主要制作步骤 任务3：感悟芯片材料的新发展 制造晶圆 氧化工艺 光刻蚀刻 掺杂工艺 薄膜沉积 高纯硅 二氧化硅(绝缘体) B、P、As等元素 光刻机 1.判断二氧化硅的晶体类型，并解释原因。 2.解释晶体中Si、O原子个数比为什么是1：2。 Si O 3-1 迁移应用：观察二氧化硅的晶胞结构，完成下列问题： 1.判断二氧化硅的晶体类型，并解释原因。 由图可知，二氧化硅是由硅原子和氧原子之间通过共价键形成的三维空间网状结构的晶体，因此是共价晶体。 Si O 3-1 迁移应用：观察二氧化硅的晶胞结构，完成下列问题： 2.解释晶体中Si、O原子个数比为什么是1：2。 ②在晶胞中，硅原子个数为 8× 1 8 +6× 1 2 +4=8 氧原子个数为 16个。 因此，硅、氧原子个数比为1：2。 ①由晶胞结构可知，每个硅原子与4个氧 原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键。 Si O 3-1 迁移应用：观察二氧化硅的晶胞结构，完成下列问题： 3-2 动手搭建：将硅晶体模型“变身”为二氧化硅的晶体模型。 光子芯片的新发展 芯片发展历程 第一代 硅芯片 第二代 砷化镓、 磷化铟芯片 第三代 碳化硅、 氮化镓芯片 玻璃芯片、 光子芯片… 核心概念 共价晶体 芯片材料 应用 发展 微观 结构 晶胞 原子 共价键 共价晶体 构成微 粒种类 微粒结 合方式 所含微 粒数目 熔点高、硬度大 宏观 性质 课堂小结： 2023年10月27日，华为和哈工大申请公布了“钻石芯片”专利，是指一种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法。该专利在芯片散热技术方面取得了重要突破，可用于更先进的5G和AI芯片，是我国芯片产业创新的重要标志。 1.利用共价晶体知识，分析它与硅芯片、碳化硅芯片相比， 有哪些优势。 2.查找资料，简单描述使用推广“钻石芯片”的技术瓶颈。（300字左右） 课后作业：阅读写作 null 5668.5854 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 $