武汉理工大学：《材料物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 导电物理 5.3 金属电导 5.3.3压力对材料电阻的影响 5.3.4固溶体的导电性 5.3.5金属间化合物

第5章导电物理 5.1概述 2个学时 52材料的导电性能2个学时 53金属电导 4个学时 5.4半导体物理 10个学时 55超导物理 4个学时

5.1概述 5.2材料的导电性能 5.4半导体物理 5.3金属电导 5.5 超导物理 2个学时 4个学时 4个学时 第5章 导电物理 2个学时 10个学时

53金属电导‖ 533压力对材料电阻的影响 534固溶体的导电性 535金属间化合物

5.3金属电导II 5.3.3压力对材料电阻的影响 5.3.4固溶体的导电性 5.3.5金属间化合物

533压力对材料电阻的影响 压力对材料的性能表现出强烈的影响。由于压力 改变着系统的热力学平衡条件,因而也就能够使 金属出现新的变体。 般认为在几百千巴(1巴=102大气压=105帕 斯卡(Pa)压力下不发生某种相变的物质几乎是 没有的

压力对材料的性能表现出强烈的影响。由于压力 改变着系统的热力学平衡条件，因而也就能够使 金属出现新的变体。 一般认为在几百千巴(1巴=1.02大气压=105帕 斯卡(Pa))压力下不发生某种相变的物质几乎是 没有的。 5.3.3压力对材料电阻的影响

533压力对材料电阻的影响 在压力的作用下,由于传导电子和声子之间相 互作用的变化,电子结构以及电子间相互作用 发生改变,金属的费米面和能带结构发生变化; 在压力的作用下,金属的声子谱照样也要变化 这些因素都导致了出现具有新性能的元素变体, 而这些性能是常压下所没有的

在压力的作用下，由于传导电子和声子之间相 互作用的变化，电子结构以及电子间相互作用 发生改变，金属的费米面和能带结构发生变化； 在压力的作用下，金属的声子谱照样也要变化. 这些因素都导致了出现具有新性能的元素变体， 而这些性能是常压下所没有的。 5.3.3压力对材料电阻的影响

压力对过渡族金属的影响最显著,这些金属 的特点是存在着具有能量差别不大的未填满 电子的壳层。因此在压力作用下,过渡族金 属电子结构的变化可能容易导致填充程度的 其他序列,有可能位外壳层电子转移到未填 满的内壳层。这就要表现出性能的变化,即 存在类似于温度影响下很容易发生的多晶形 现象

压力对过渡族金属的影响最显著，这些金属 的特点是存在着具有能量差别不大的未填满 电子的壳层。因此在压力作用下，过渡族金 属电子结构的变化可能容易导致填充程度的 其他序列，有可能位外壳层电子转移到未填 满的内壳层。这就要表现出性能的变化，即 存在类似于温度影响下很容易发生的多晶形 现象

在不同温度下,几乎对所有纯元素都研究 过压力对电阻的影响,并确定了电阻的压力 系数(定义为) 实验表明,随着温度的变化电阻压力系数 几乎不变,这也说明了电阻温度系数与压 力无关

在不同温度下，几乎对所有纯元素都研究 过压力对电阻的影响，并确定了电阻的压力 系数(定义为  1 d dp  )。 实验表明，随着温度的变化电阻压力系数 几乎不变，这也说明了电阻温度系数与压 力无关

根据压力对电阻的影响可以把元素分为正常 元素和反常元素。属于前者的有Fe,Co, Ni, Rh, Pd, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Zr. Hf,Th,Nb,Ta,M,W,U等。对于它 们可以观察到随压力增高电阻单调降低; 属于后者的有碱金属、碱土金属、稀土金属 和第v族的半金属,它们有正的电阻压力系 数.且随压力升高系数变号,即在 曲线上存在极大值,这一现象和压p=(P 的相变有关

根据压力对电阻的影响可以把元素分为正常 元素和反常元素。属于前者的有Fe，Co， Ni，Rh，Pd，Ir，Pt，Cu，Ag，Au，Zr， Hf，Th，Nb，Ta，M，W，U等。对于它 们可以观察到随压力增高电阻单调降低； 属于后者的有碱金属、碱土金属、稀土金属 和第v族的半金属，它们有正的电阻压力系 数．且随压力升高系数变号，即在 曲线上存在极大值，这一现象和压力作用下 的相变有关。  = f (P)

NTv P×108/Pa (a) 10 Rh P×10~8/Pe Px10/P 图53-7压力对金属电阻的影响(a)和(b)正 常元素;(c反常元素

图5.3-7 压力对金属电阻的影响(a)和(b)正 常元素；(c)反常元素

有趣的是,高的压力往往导致物质的金属化, 引起导电类型的变化,而且有助于从绝缘体→ 半导体→金属→超导体的某种转变。 表5-1某些半导体和电介质转变为金属 态所要的临界压力 元素 P临(大气压 元素 P(大气压) 2·cm 4000 H 200000 125000 金刚石 600000 160000 200000 Ge 12000 200000 70±20 220000 00

有趣的是，高的压力往往导致物质的金属化， 引起导电类型的变化，而且有助于从绝缘体→ 半导体→金属→超导体的某种转变。 表5—1 某些半导体和电介质转变为金属 态所要的临界压力

众所周知,许多金属在高压下都能观察到 多晶形现象。比较一下温度和压力的影响 可以看到,压力对于相变来说是更为有利 的。实验表明,当温度变化时大约30种金 属有多晶形转变;然而,在压力影响下却 有40种金属发现了多晶形现象。对于Bi, Sb. cdli cs, rb. he Ba. ga zn等等,压力将导致出现新的多晶形变体, 而它们在常压下则是单晶形的

众所周知，许多金属在高压下都能观察到 多晶形现象。比较一下温度和压力的影响 可以看到，压力对于相变来说是更为有利 的。实验表明，当温度变化时大约30种金 属有多晶形转变；然而，在压力影响下却 有40种金属发现了多晶形现象。对于Bi， Sb，Cd，Li，Cs，Rb，He，Ba，Ga， Zn等等，压力将导致出现新的多晶形变体， 而它们在常压下则是单晶形的