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❒ 鍵結電子(Bonding electron)

當物質以固態存在時，原子與原子相距很近而形成鍵結，但是物體是如何形成鍵結的呢？在前面已經介紹過原子的構造包括原子核與電子，電子(帶負電)受到原子核(帶正電)的吸引而繞著原子核運行。例如：矽元素的原子序為14(原子序＝電子數)，代表原子核外有14個電子，這14個電子在繞原子核運行時，必然有些電子比較靠近原子核，有些電子則比較遠離原子核，當兩個原子互相靠近時，最外圍的鍵結電子會互相重疊而產生作用力形成鍵結，這些可以形成鍵結的電子稱為「鍵結電子(Bonding electron)」，如＜圖一＞所示。知識力www.ansforce.com。

圖一　鍵結電子的定義。

不論原子總共有多少電子(原子序＝電子數)，鍵結電子永遠是最外圍的幾個電子而已，因此要判斷原子有幾個鍵結電子，可以利用元素週期表中A族元素的特性：幾A族元素就有幾個鍵結電子。

➤硼、鋁、鎵、銦、鉈：均為3A族元素，鍵結電子都只有3個。
➤碳、矽、鍺、錫、鉛：均為4A族元素，鍵結電子都只有4個。
➤氮、磷、砷、銻、鉍：均為5A族元素，鍵結電子都只有5個。

【範例】
矽元素的原子序為14，請問它有幾個電子？幾個鍵結電子？
〔解〕
矽元素的原子序為14，故原子核外總共有14個電子(原子序＝電子數)。由元素週期表中可以查出矽原子屬於4A族元素，由於「4A族元素就有4個鍵結電子」，故矽原子有4個鍵結電子在外圍負責產生鍵結。知識力www.ansforce.com。

❒ 化學鍵(Chemical bond)
在原子產生鍵結時，必須遵守下列兩個規則：
➤化學鍵：每2個鍵結電子形成1個化學鍵。知識力www.ansforce.com。
➤八隅規則：每個原子的周圍存在8個鍵結電子時最安定，稱為「八隅規則」。

❒ 矽晶圓(Silicon wafer)

以單晶矽晶圓為例，如＜圖二(a)＞所示，矽元素為4A族元素，有4個鍵結電子，圖中左邊實線方格的矽原子(白色)有4個鍵結電子(白色○)，右邊虛線方格的矽原子(綠色)也有4個鍵結電子(綠色○)，當許多矽原子鍵結在一起時，每個矽原子的周圍都有8個鍵結電子(4個是自己的，4個是別人的)，因此滿足八隅規則，形成安定的單晶矽晶圓，因為每2個鍵結電子形成1個化學鍵，因此我們可以將圖形簡化成＜圖二(b)＞，圖中的直線代表化學鍵。知識力www.ansforce.com。

圖二　矽晶圓的鍵結電子與化學鍵。

❒ 砷化鎵晶圓(GaAs wafer)

以單晶砷化鎵晶圓為例，如＜圖三(a)＞所示，鎵元素為3A族元素，有3個鍵結電子，砷元素為5A族元素，有5個鍵結電子，圖中左邊實線方格的鎵原子(白色)有3個鍵結電子(白色○)，右邊虛線方格的砷原子(綠色)有5個鍵結電子(綠色○)，當許多鎵原子與砷原子鍵結在一起時，每個鎵原子的周圍都有8個鍵結電子(3個是自己的，5個是別人的)，每個砷原子的周圍也都有8個鍵結電子(5個是自己的，3個是別人的)，因此滿足八隅規則，形成安定的單晶砷化鎵晶圓，因為每2個鍵結電子形成1個化學鍵，因此我們可以將圖形簡化成＜圖三(b)＞，圖中的直線代表化學鍵。

圖三　砷化鎵晶圓的鍵結電子與化學鍵。

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