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1、5电导5.4 5电导5.4 5.4无机材料的电导5.4.1玻璃态电导玻璃与晶体的比较,玻璃具有:玻璃与晶体的比较,玻璃具有:结构疏松组成中有碱金属离子势垒不是单一的数值,有高有低.势垒不是单一的数值,有高有低.导电的粒子:导电的粒子:离子电子 5电导5.4 1.离子电导玻璃离子电导率与碱金属浓度的关系:玻璃离子电导率与碱金属浓度的关系:在碱金属氧化物含量不大时,氧化物含量不大时,碱金属离子填充在玻璃结构的松散处,电导率与碱金属离子浓度有直线关系;的松散处,电导率与碱金属离子浓度有直线关系;到一定限度,即空隙被填满后,到一定限度,即空隙被填满后,开头破坏原来结构紧密的部位,使整个玻璃体结构进一步
2、松散,构紧密的部位,使整个玻璃体结构进一步松散,导电率指数上升.导电率指数上升.减小玻璃电导率的方法有双碱效应,压碱效应.减小玻璃电导率的方法有双碱效应,压碱效应.双碱效应:双碱效应:当玻璃中碱金属离子总浓度较大时占玻璃组成2530%),总浓度不变,含两种),总浓度不变(占玻璃组成),总浓度不变,碱金属离子比一种碱金属离子的玻璃电导率小,碱金属离子比一种碱金属离子的玻璃电导率小,当比例适当时,电导率可降低很低.当比例适当时,电导率可降低很低. 5电导5.4 为例说明双碱效应的原因:以K2O,Li2O为例说明双碱效应的原因:,为例说明双碱效应的原因RK+RLi+,在外电场的作用下,碱金属离子移在
3、外电场的作用下,动时,离子留下的空位比K留下的空位小,动时,Li+离子留下的空位比+留下的空位小,K+只能通过本身的空位;只能通过本身的空位;Li+进入大体积空位,产生应力,不稳定,只能进入大体积空位,产生应力,不稳定,进入同种离子空位较为稳定;进入同种离子空位较为稳定;大离子不能进入小空位,使通路堵塞,大离子不能进入小空位,使通路堵塞,阻碍小离子的运动;子的运动;相互干扰的结果使电导率大大下降.相互干扰的结果使电导率大大下降. 5电导5.4 压碱效应:含碱金属玻璃中加入二价金属离子,压碱效应:含碱金属玻璃中加入二价金属离子,特殊是重金属氧化物,使玻璃的电导率降低.特殊是重金属氧化物,使玻璃的
4、电导率降低.相应的阳离子半径越大,这种效应越强.相应的阳离子半径越大,这种效应越强.原因:二价离子与玻璃中氧离子结合比较牢固,原因:二价离子与玻璃中氧离子结合比较牢固,能嵌入玻璃网络结构,堵塞迁移通道,能嵌入玻璃网络结构,堵塞迁移通道,使碱金属离子移动困难,电导率降低.属离子移动困难,电导率降低. 2.半导体玻璃半导体玻璃:电子电导性的玻璃.半导体玻璃:电子电导性的玻璃.含有变价过渡金属离子的某些氧化物玻璃具 有电子导电性.渡金属离子的某些氧化物玻璃具有电子导电性.例如:金属氧化物玻璃,例如:金属氧化物玻璃,硫族与金属的化合物玻璃,等元素非晶态等元素非晶态.玻璃,Si,Se等元素非晶态. 5电
5、导5.4 导电的原因:导电的原因:在其中存在大量的悬空键和区域化的电荷区,从能带结构分析,电荷区,从能带结构分析,在价带和导带之间存在许多局部能级,大多数硫属化合物为本征(热激活)许多局部能级,大多数硫属化合物为本征(热激活)电导,难于实现价控.电导,难于实现价控.实现价控半导体的举例:实现价控半导体的举例:采用SiH4的辉光放电法形成非晶态硅,悬空键被的辉光放电法形成非晶态硅,悬空键被H采用的辉光放电法形成非晶态硅补偿成为补偿成为-Si:H,实现价控,在太阳能电池上获得,实现价控,应用.应用. 5电导5.4 5.4.2多晶多相材料的电导 相组成:相组成:晶粒,晶界,玻璃相,气孔,晶粒,晶界,玻璃相,气孔,相组成的导电性:相组成的导电性:玻璃相,微晶相(缺陷多)电导率较高.玻璃相,微晶相(缺陷多)电导率较高.气孔电导率但假如气孔形成通道,环境中的水份,小,但假如气孔形成通道,环境中的水份,杂质易进对电导有影响.作为绝缘子使用,入,对电导有影响.作为绝缘子使用,必需提高其致密度.密度. - 4 -