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
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:
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。
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 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。
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。
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
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:
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。
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 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。
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。