(1)价控半导体陶瓷杂质能级的形成 1)价控半导体陶瓷: 用不同于晶格离子价态的杂质取代晶格离子,形成 局部能级,使绝缘体实现半导化而成为导电陶瓷。 2)杂质离子需满足的条件 杂质离子应具有和被取代离子几乎相同的尺寸;杂 质离子本身有固定的价态 例如 BaTio3的半导化通过添加微量的稀土元素,在其禁 带间形成杂质能级,实现半导化。添加La的 Batio3原料在空气中烧成
（1） 价控半导体陶瓷杂质能级的形成 例如： BaTiO3的半导化通过添加微量的稀土元素，在其禁 带间形成杂质能级，实现半导化。添加 La的 BaTiO3原料在空气中烧成, 用不同于晶格离子价态的杂质取代晶格离子，形成 局部能级，使绝缘体实现半导化而成为导电陶瓷。 杂质离子应具有和被取代离子几乎相同的尺寸；杂 质离子本身有固定的价态。 1）价控半导体陶瓷： 2）杂质离子需满足的条件
反应式如下: Baztti402-3+xLa3+=Ba2++Ti4 xTi+02-3+xBa2+ 缺陷反应: La2O3=LaB2+2e+20。+O2l/2(g) 添加Nb实现 Batio3的半导化,反应式如下: BaztTi4+02-3+yNb5+=Ba2+[Nb5+,Ti+12vTi3* J02 3+yBa2+ 缺陷反应:Nb2O5=2Lami+2e+40+O21/2(g) 氧化镍中加入氧化锂,空气中烧结, 反应式如下: X/2Li20+(1-x)NiO+X/402=(Li, Ni2+12x Ni2+)02 缺陷反应:L2O+O212(g)=2LN1+2h+20
反应式如下: Ba2+Ti 4+O2- 3+xLa3+=Ba2+ 1-xLa3+ x (Ti 4+ 1-xTi3+ x )O2- 3+xBa2+ 缺陷反应： La2O3 =LaBa ·+2e´ +2Oo × +O21/2(g) 添加 Nb实现BaTiO3的半导化，反应式如下： Ba2+Ti 4+O2- 3+yNb5+=Ba2+[Nb5+ y (Ti4+ 1-2yTi3+ y )]O2- 3+yBa2+ 缺陷反应： Nb2O5 =2LaTi ·+2e´ +4Oo × +O21/2(g) 氧化镍中加入氧化锂，空气中烧结， 反应式如下： X/2Li2O+(1-x)NiO+x/4O2=(Li+ xNi2+ 1-2xNi2+ x )O2- 缺陷反应： Li2O +O21/2(g)=2LiNi ´ +2h ·+2Oo ×
3)杂质能带 Ec D B E D 弱束缚电1g 子和自由 电子 Ey 价电子 Ec ●2LiNi 、9 2h o。Ev
— — — — — —- —- —- Eg Ec Ev EA EA - 价电子 2LiNi ´ 2h · 3）杂质能带 — — — — — — — — + + + Eg Ec Ev ED + La ED Ba · 弱束缚电 子和自由 电子
(2)组分缺陷 1)阳离子空位及缺陷能级 化学计量配比的化合物分子式:MO 有阳离子空位的氧化物分子式:M1、O 形成非化学计量配比的化合物的原因:由温度和气氛 引起。 平衡状态,缺陷反应如下:O21/2(g)=VM1×+20 VuX=VMth VMth 出现此类缺陷的阳离子往往具有正二价和正三价
化学计量配比的化合物分子式： MO 有阳离子空位的氧化物分子式： M 1-xO 形成非化学计量配比的化合物的原因：由温度和气氛 引起。 平衡状态，缺陷反应如下： O21/2(g)=VM ×+2Oo × VM × = VM ´ + h · VM ´ = VM ´´ + h · 出现此类缺陷的阳离子往往具有正二价和正三价。 （2） 组分缺陷 1）阳离子空位及缺陷能级
阳离子空位形成的缺陷能级 受主能级
阳离子空位形成的缺陷能级 受主能级 — — — VM × — — — VM ´ VM ´´