导电性-(2)说课材料.ppt

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1、导电性-(2)极化场中的晶格畸变可以解释为电子在其周围激发LO虚声子。因此，极化子的尺寸可以由电子发射或吸收LO虚声子后的位置不确定度估计。3、大极化子与小极化子：极化子的尺寸由电子（或空穴）周围晶格畸变区域的大小决定。当这个区域比晶格常数大得多时称为大极化子。当电子周围的晶格畸变区小于或等于晶格常数量级时称为小极化子。式中依次是电子发射或吸收LO虚声子后的波数不确定度、电子的有效质量、声子的圆频率。《材料物理学》:第3章材料的导电性能对于窄带半导带，如NiO,能带电子的有效质量较大，Δr小于或等于晶格常数，属于小极化子情形。对于多数

2、离子晶体，如碱金属的卤化物，其能带电子的有效质量可近似取自由电子质量，这样算出的极化子尺寸略大于晶格常数，载流子近似为小极化子。对于极性离子晶体半导体，如Ⅱ—VI和Ⅲ—V族化合物，能带电子的有效质量比自由电子质量小一百倍，极化子的尺寸约为100Å，远大于晶格常数，这些材料中的载流子是大极化子。一般来说，小极化子出现在具有窄带和强耦合的系统中。《材料物理学》:第3章材料的导电性能在大极化子情况下，离子晶体可以当连续介质处理。在小极化子情况下，必须考虑晶体结构的原子性，并用晶格模型处理极化子问题。离子晶体中导带底部的电子或价带顶部的空穴都

3、带着周围的极化场运动，载流子实际上都是极化子。极化子是离子晶体中的基本载流子。极化子可用来解释离子晶体和极性半导体中的输送现象和光跃迁过程。4、极化子导电：《材料物理学》:第3章材料的导电性能式中，wT—小极化子跳跃几率。Jexp(-2ST)为能带半宽。小极化在晶格中运动有两种方式：低温区是能带传导，高温情况下则转变为跳跃过程传导。对每种材料，存在一个转变温度Tt，在T>Tt时，小极化子以跳跃过程传导为主。两种导电机制的转变温度由下式决定：当时，小极化子能带理论成立。当时，小极化子跳跃过程成立。《材料物理学》:第3章材料的导电性能离

4、子晶体中的离子电导是离子在电场作用下的定向扩散运动。分为二类：二、离子晶体中的离子电导1、离子电导的类型：a.本征离子电导,也叫固有离子电导,是晶体点阵的离子由于热振动而离开了晶格，形成热缺陷。这种热缺陷无论是离子，还是空位都是带电的，都可作为离子电导载流子。b.杂质离子电导，由于杂质与基体间的键合弱，在较低的温度下杂质离子就可以运动，杂质离子载流子的浓度决定于杂质的数量和种类。《材料物理学》:第3章材料的导电性能对离子电导率，载流子浓度及离子迁移率二确定是十分重要的工作。3离子电导率2、离子电导与电子电导的重大差别：离子的扩散运动伴

5、随着一定的质量变化，而且离子化一般在电极附近发生，此时电子得失会产生新的物质，也就是说离子电导本身会伴随电解效应。另外，由于离子的迁移率要比电子或空穴的迁移率低近十个数量级，所以达到相同的电导率，二者的数目会有很大差异，电子和空穴要少得多。只有一种载流子时：有多种载流子时：《材料物理学》:第3章材料的导电性能杂质离子载流子的浓度决定于杂质的数量和种类。杂质离子的存在，不仅增加了载流子数目，且使点阵发生畸变。杂质离子离解化能一般来说较小，故低温下，离子晶体的离子电导主要由杂质载流子浓度决定。本征离子电导的载流子是由晶体本身的热缺陷产生的

6、。晶体的热缺陷主要有弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。在低温情况下，KT

7、观上无离子电荷的定向运动，材料中无离子导电现象。（左图）加上电场后，离子晶体中的势垒不再对称，其高度差为ΔU。正离子顺电场方向，“迁移”容易，反电场方向“迁移”困难。负离子则反之。《材料物理学》:第3章材料的导电性能式中ν0－离子的振动频率在无外加电场情况下，离子单位时间沿某一方向跃迁的次数为《材料物理学》:第3章材料的导电性能离子实际沿电场方向定向移动的净次数为：加上电场后，离子单位时间沿电场方向和逆电场方向跃迁的次数分别为《材料物理学》:第3章材料的导电性能δ－离子每次跳跃的距离(一般等于晶格间距)当场强不太大时，ΔU<

8、则离子载流子沿电场方向的迁移速度V《材料物理学》:第3章材料的导电性能于是可以得到离子迁移率为《材料物理学》:第3章材料的导电性能由此可见，以lnσ和1/T作图，离子导电率与温度的关系为一直线。一种离子的电导率为《材料物