《无机材料物理性能》第五章 导电性能（5.4）无机材料的电导

54无机材料的电导 54.1玻璃态电导 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。 导电的粒子: 离子 电子

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。 导电的粒子： 离子 电子 5.4 无机材料的电导 5.4.1 玻璃态电导

1.离子电导 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,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; 到一定限度,即空隙被填满后,开始破坏原来结 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。 减小玻璃电导率的方法有双碱效应、压碱效应。 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 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

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，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； 到一定限度，即空隙被填满后，开始破坏原来结 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。 减小玻璃电导率的方法有双碱效应、压碱效应。 双碱效应：当玻璃中碱金属离子总浓度较大时 （占玻璃组成25—30%），总浓度不变，含两种 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。 1. 离子电导

以K2O、Li2O为例说明双碱效应的原因: RK+>Rt,在外电场的作用下,碱金属离子移 动时,L计离子留下的空位比K+留下的空位小, K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,妨碍小离 子的运动; 相互干扰的结果使电导率大大下降

以K2O、Li2O为例说明双碱效应的原因： R K+>R Li+，在外电场的作用下，碱金属离子移 动时，Li+离子留下的空位比K+留下的空位小， K+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，妨碍小离 子的运动； 相互干扰的结果使电导率大大下降

压碱效应:含碱金属玻璃中加入二价金属离子, 特别是重金属氧化物,使玻璃的电导率降低。 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, 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。 半导体玻璃 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。 例如:金属氧化物玻璃、硫族与金属的化合物 玻璃、Si、Se等元素非晶态

压碱效应：含碱金属玻璃中加入二价金属离子， 特别是重金属氧化物，使玻璃的电导率降低。 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， 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。 2. 半导体玻璃 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。 例如：金属氧化物玻璃、硫族与金属的化合物 玻璃、Si、Se等元素非晶态

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,在价带和导带之间存在 很多局部能级,大多数硫属化合物为本征(热激活) 电导,难于实现价控。 实现价控半导体的举例: 采用SH4的辉光放电法形成非晶态硅,悬空键被H 补偿成为α-SiH,实现价控,在太阳能电池上获得 应用

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，在价带和导带之间存在 很多局部能级，大多数硫属化合物为本征（热激活） 电导，难于实现价控。 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H 补偿成为--Si:H，实现价控，在太阳能电池上获得 应用

542多晶多相材料的电导 相组成: 晶粒、晶界、玻璃相、气孔、 相组成的导电性: 玻璃相、微晶相(缺陷多)电导率较高。气孔电导率 小,但如果气孔形成通道,环境中的水份、杂质易进 入,对电导有影响。作为绝缘子使用,必须提高其致 密度

5.4.2 多晶多相材料的电导 相组成： 晶粒、晶界、玻璃相、气孔、 相组成的导电性： 玻璃相、微晶相（缺陷多）电导率较高。气孔电导率 小，但如果气孔形成通道，环境中的水份、杂质易进 入，对电导有影响。作为绝缘子使用，必须提高其致 密度