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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 【交流】金属氧化物的导电机理
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wfja

新虫 (初入文坛)

[交流] 【交流】金属氧化物的导电机理已有9人参与

因为有文献记载说，金属氧化物是导电的，可是，金属的自由电子跟氧结合了，它还怎么自由移动，也就是说怎么还能导电？

[ Last edited by 小木虫 on 2010-12-3 at 12:50 ]
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1楼2010-11-15 11:18:29
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九品墨徒

银虫 (正式写手)

不是版主
★
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GrasaVampiro(物理EPI+1):期待您更多的讨论 2010-11-29 20:47:34
金属氧化物一般都是离子型晶体
如果离子晶体不含有任何缺陷，比如不含有任何杂质原子，本身没有偏离化学平衡计量比，按照严格的周期性排列的话那肯定是不导电的。
实际情况中，很多金属氧化物导电，原因有两种：
1）本征半导体，也就是说它本身含有某种缺陷，比如ZnO、TiO2等，会随着外界气氛、温度改变晶格中的氧的含量。还原性气氛和高温会使得晶格中的氧缺失，产生氧空位，从而局部表现出正电荷区域，这些正电荷区域在电场作用下的移动就形成的电流，表现出一定的导电能力。这里的“一定”是指由于这些本征缺陷浓度一般都很低，而且迁移率不高，对电流的贡献相对于另外一种情况：杂质原子的贡献较小。
2）第二种情况就是氧化物不纯净，含有杂质。比如ZnO中掺杂Al2O3后，三价Al替换了ZnO晶格中二价Zn的晶格位置，多余的一个电子收到较小的原子束缚而容易在电场下移动形成电流，对导电做出贡献（当然还有其他形式，比如低价杂质原子置换、小半径的间隙离子等都会促进导电）。这种杂质原子对导电性的贡献远远大于本征缺陷的贡献。

我理解是这样的，要是有不妥的地方还望大家指正。
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6楼2010-11-26 16:36:24
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wfja

新虫 (初入文坛)
GrasaVampiro:既然有那么多人答复的你的问题，你还是看看，思索一下吧 2010-11-29 21:39:04
引用回帖:
Originally posted by 山大无边 at 2010-11-26 23:10:09:
一般生长的ZnO都是N型导电的

自由电子是谁提供的啊？电子不是都成键了吗？怎么电子还可以移动？
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9楼2010-11-29 10:47:56
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211985:mad:

木虫 (著名写手)

格格

固体导电很复杂的！书上写的，随便抄几句！

★ ★ ★ ★
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GrasaVampiro(金币+3):拾人牙慧，epi没戏，金币加加 2010-12-10 16:25:53
引用回帖:
Originally posted by 九品墨徒 at 2010-11-26 16:36:24:
金属氧化物一般都是离子型晶体，如果离子晶体不含有任何缺陷，比如不含有任何杂质原子，本身没有偏离化学平衡计量比，按照严格的周期性排列的话那肯定是不导电的。
1）本征半导体，也就是说它本身含有某种缺陷，比如ZnO、TiO2等，会随着外界气氛、温度改变晶格中的氧的含量。还原性气氛和高温会使得晶格中的氧缺失，产生氧空位，从而局部表现出正电荷区域，这些正电荷区域在电场作用下的移动就形成的电流，表现出一定的导电能力。这里的“一定”是指由于这些本征缺陷浓度一般都很低，而且迁移率不高，对电流的贡献相对于另外一种情况：杂质原子的贡献较小。
2）第二种情况就是氧化物不纯净，含有杂质。比如ZnO中掺杂Al2O3后，三价Al替换了ZnO晶格中二价Zn的晶格位置，多余的一个电子收到较小的原子束缚而容易在电场下移动形成电流，对导电做出贡献（当然还有其他形式，比如低价杂质原子置换、小半径的间隙离子等都会促进导电）。这种杂质原子对导电性的贡献远远大于本征缺陷的贡献。

0.金属氧化物中以共价键形成的原子晶体（共价晶体）不比离子晶体少。本征铁磷酸锂就是导电的，那就是复合氧化物
1.氧空位本征缺陷导电，金属离子色心也导电，锂离子也导电，ZnO、TiO2也不是典型的离子晶体
2.掺杂引起的缺陷可以形成导电通道，但缺陷不局限于氧空位，锂离子，低价氧化物中心皆对电导（率）产生影响

[ Last edited by 211985 on 2010-11-30 at 14:45 ]
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文心雕鳳
11楼2010-11-30 14:40:14
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普通回帖

symloyal
2楼2010-11-15 11:38:48
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ykwang

金虫 (正式写手)
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GrasaVampiro(金币+5): 2010-11-29 20:46:37
虽然多数金属氧化物在常温下不导电，但某些金属氧化物在常温下也是可以导电的。最常见的就是SnO2，常用它来制作导电玻璃。金属氧化物的导电机理与其晶格缺陷有关。SnO2能导电就是因为存在晶格氧缺位，其导电性质介于半导体和常规导体之间。还有一些金属氧化物特别是复合金属氧化物，不仅可以有好的导电性质，有的甚至是超导体，如YBaCuO“高温”超导体等。
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Nothing_Is_Impossible!
3楼2010-11-15 12:04:58
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wfja

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
Originally posted by ykwang at 2010-11-15 12:04:58:
虽然多数金属氧化物在常温下不导电，但某些金属氧化物在常温下也是可以导电的。最常见的就是SnO2，常用它来制作导电玻璃。金属氧化物的导电机理与其晶格缺陷有关。SnO2能导电就是因为存在晶格氧缺位，其导电性质介 ...

氧化物是晶体吗？怎么还会有晶格缺陷？氧化锌导电吗？
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4楼2010-11-15 14:23:33
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ykwang

金虫 (正式写手)
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引用回帖:
Originally posted by wfja at 2010-11-15 14:23:33:
氧化物是晶体吗？怎么还会有晶格缺陷？氧化锌导电吗？

是的，绝大多数金属氧化物都具有确定的晶体结构。例如，SnO2为金红石四方晶体结构，空间群为P4_2/mmm。氧化锌(ZnO)在室温下并不是导体，只是一种宽带隙半导体材料，带隙约3.3eV。
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Nothing_Is_Impossible!
5楼2010-11-15 15:50:45
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山大无边

金虫 (小有名气)
★
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一般生长的ZnO都是N型导电的
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在科研上奋斗
7楼2010-11-26 23:10:09
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lulin87119

银虫 (小有名气)
谁说晶体就没缺陷了
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非弃
8楼2010-11-29 10:23:43
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diamondfire

木虫 (正式写手)
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小木虫:)(金币+3):3q 2010-12-12 09:25:57
离子导电本身就是热门的issue.文章很多
Mott转变也有的，氧化锰什么的。子能带的劈裂与重叠等等。
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再烦，也别忘微笑；再急，也要注意语气；再苦，也别忘坚持；再累，也要爱自己。低调做人，你会一次比一次稳健；高调做事，你会一次比一次优秀。
10楼2010-11-29 11:04:39
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