第三章電磁功能玻璃課件

1第3章電磁功能玻璃3.1導(dǎo)電玻璃3.2電磁屏蔽用玻璃3.3基板玻璃3.4磁性玻璃1第3章電磁功能玻璃3.1導(dǎo)電玻璃2電磁功能玻璃在高技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，是通訊、能源以及生命科學(xué)領(lǐng)域中不可缺少的電子材料和光電子材料（下表）。2電磁功能玻璃在高技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，是通訊、能源以及33.1導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電玻璃發(fā)展簡(jiǎn)史1884年瓦布爾格（Warburg）用實(shí)驗(yàn)證明了玻璃的離子導(dǎo)電性，于是人們認(rèn)為一切玻璃都是離子導(dǎo)電的。1950年Kolomiets發(fā)現(xiàn)硫?qū)倩锊ＡЬ哂邪雽?dǎo)電性質(zhì)，人們認(rèn)識(shí)到有些玻璃是電子導(dǎo)電的。1966年Namikawa和Assara提出無堿BaO?P2O5玻璃是質(zhì)子導(dǎo)電的導(dǎo)電玻璃分類

根據(jù)導(dǎo)電的機(jī)理不同，導(dǎo)電玻璃可分為：離子導(dǎo)電玻璃、質(zhì)子導(dǎo)電玻璃和電子導(dǎo)電玻璃。33.1導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電玻璃發(fā)展簡(jiǎn)史1884年瓦布爾格（War4離子導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電機(jī)理離子導(dǎo)電是以離子為載流子，在外加電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，載流子離子長(zhǎng)程遷移貫穿了玻璃體，因而顯示其導(dǎo)電作用。載流子離子通常是以玻璃所含能動(dòng)度最高的陽離子為主（Na+、K+等），在能動(dòng)度相差很大的情況下，全部電流幾乎由一種陽離子負(fù)載。外加電場(chǎng)對(duì)載流子離子施加作用，使原先無定向的離子熱運(yùn)動(dòng)納向電場(chǎng)方向的概率增加。4離子導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電機(jī)理離子導(dǎo)電是以離子為載流子，在外加電場(chǎng)的5電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系電導(dǎo)率：電導(dǎo)率是表示固體材料通過電流的能力，電導(dǎo)率與材料的截面積成正比，與其長(zhǎng)度成反比。

K為電導(dǎo)率；χ為比電導(dǎo)率（Ω-1?m-1），L為材料長(zhǎng)度；S為材料截面積。電導(dǎo)率K為電阻率R的倒數(shù)，比電導(dǎo)率χ是比電阻率ρ的倒數(shù)。5電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系電導(dǎo)率：電導(dǎo)率是表示固體材料通過電流的能6電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下，體積電阻率的對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)成正比。σ為電導(dǎo)率，為每種玻璃的固有常數(shù)，σ0

約為10～100Ω-1?m-1；為電導(dǎo)激活能，玻璃類型不同，值不同，對(duì)于離子電導(dǎo)而言，大致為62.76～125.52KJ/mol；R為氣體常數(shù)。6電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下，體積電阻率的對(duì)數(shù)與絕7影響離子電導(dǎo)的因素組成的影響堿離子含量對(duì)電導(dǎo)率影響顯著隨堿含量的增加，△Hdc

一直下降，原因是隨著堿離子的引入，引起非橋氧增加，玻璃結(jié)構(gòu)松弛，堿離子移動(dòng)所需克服障礙減??；隨堿離子半徑增大，△Hdc增大，因?yàn)殡S著Li到Cs，半徑增大，移動(dòng)所需克服的障礙增大，激活能增加。7影響離子電導(dǎo)的因素組成的影響堿離子含量對(duì)電導(dǎo)率影響顯著隨堿8影響離子電導(dǎo)的因素第三組分的影響引入離子半徑較大的二價(jià)離子（Ba、Pb、Sr、Ca等）增大體積電阻率，因?yàn)槎r(jià)離子的電荷較大，與結(jié)構(gòu)結(jié)合強(qiáng)，且占據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空隙，起到阻礙堿離子遷移的作用，從而電導(dǎo)率變小。引入半徑較小的二價(jià)離子（Be、Mg、Zn等），不影響電導(dǎo)率。引入三價(jià)離子Al、B等，起到增大電導(dǎo)率的作用?；旌蠅A效應(yīng)，當(dāng)玻璃中一部分堿被其他堿所代替時(shí)，即使保持堿濃度不變，體積電阻也增大3～6個(gè)數(shù)量級(jí)，并在置換分?jǐn)?shù)為0.5時(shí)出現(xiàn)極大值。8影響離子電導(dǎo)的因素第三組分的影響引入離子半徑較大的二價(jià)離子第三章電磁功能玻璃課件9第三章電磁功能玻璃課件10混合堿效應(yīng)混合堿效應(yīng)1112影響離子電導(dǎo)的因素?zé)釟v史的影響一般情況下，淬火玻璃的電導(dǎo)率比退火玻璃大3～7倍。分相的影響

因極冷而抑制分相的玻璃，其電導(dǎo)率比分相玻璃大2個(gè)數(shù)量級(jí)，是因?yàn)闃O冷玻璃為連續(xù)相，而分相玻璃中會(huì)出現(xiàn)堿離子的富集，因此連續(xù)相中堿離子的濃度降低，造成整體玻璃電導(dǎo)率的下降。12影響離子電導(dǎo)的因素?zé)釟v史的影響一般情況下，淬火玻璃的電導(dǎo)132.質(zhì)子導(dǎo)電玻璃80年代Y.Abe開始研究MO?P2O5質(zhì)子電荷載體質(zhì)子易于移動(dòng)OH基團(tuán)氫鍵鍵強(qiáng)質(zhì)子濃度為硅酸鹽玻璃108132.質(zhì)子導(dǎo)電玻璃80年代Y.Abe開始研究MO?P214導(dǎo)電機(jī)理網(wǎng)絡(luò)形成體相連OH基團(tuán)＋角氧氫鍵（X-O-H???O-X）是橋氧，則氫鍵弱X-O-X是非橋氧，則氫鍵強(qiáng)X-O-

質(zhì)子移動(dòng)、O-H鍵的狀態(tài)和導(dǎo)電激活能的關(guān)系14導(dǎo)電機(jī)理網(wǎng)相連OH＋角氫鍵（X-O-H???O-X）是橋15快質(zhì)子導(dǎo)電玻璃的制備制備應(yīng)滿足的條件a. 質(zhì)子的移動(dòng)速度盡可能提高。b. 質(zhì)子的濃度盡可能高。c. 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性盡可能高。提高玻璃中質(zhì)子導(dǎo)電的方法a.溶膠－凝膠技術(shù)是制備材料的低溫化學(xué)合成法。b.復(fù)合法強(qiáng)化質(zhì)子導(dǎo)電采用在基體中加入分散劑的方法來強(qiáng)化固體的質(zhì)子電導(dǎo)率。c.H+注入技術(shù)強(qiáng)化質(zhì)子導(dǎo)電采用在玻璃中注入H+，通過改變基體中質(zhì)子的濃度或相關(guān)的結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)快質(zhì)子導(dǎo)電。具有制品純度高、均勻度高、燒成溫度低、反應(yīng)易于控制、材料成分可任意調(diào)整、成型性好等優(yōu)點(diǎn)。在硅磷酸鹽玻璃的質(zhì)子傳導(dǎo)體中添加PWA（鎢磷酸）或PMA（鉬磷酸）來提高質(zhì)子導(dǎo)電率，目前的研究還較少。15快質(zhì)子導(dǎo)電玻璃的制備制備應(yīng)滿足的條件a. 質(zhì)子的移動(dòng)速度163.電子導(dǎo)電玻璃按照導(dǎo)電機(jī)理不同，主要包括硫?qū)倩锊ＡШ秃^渡元素氧化物玻璃，他們是由電子或空穴為載流子的電子導(dǎo)電玻璃。其電導(dǎo)率的溫度系數(shù)與晶體半導(dǎo)體一致均為正值，因此也稱玻璃半導(dǎo)體。

電子導(dǎo)電玻璃分類163.電子導(dǎo)電玻璃按照導(dǎo)電機(jī)理不同，主要包括硫?qū)倩锊Ａ?7硫?qū)倩锊ＡУ膶?dǎo)電機(jī)理硫?qū)倩锊Ａ?shí)質(zhì)上為能帶型電子電導(dǎo)，這種玻璃半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上長(zhǎng)程無序，在導(dǎo)帶和價(jià)帶的能帶邊緣產(chǎn)生能帶間隙。從EA到EB出現(xiàn)裙擺，這里形成了局部能級(jí)；載流子的遷移率在EC以上及EV以下能級(jí)中具有最大值，在EC及EV之間卻很小能級(jí)之差EC-EV（△E）稱為遷移率隙。17硫?qū)倩锊ＡУ膶?dǎo)電機(jī)理硫?qū)倩锊Ａ?shí)質(zhì)上為能帶型電子電導(dǎo)18硫?qū)倩锊Ａщ妼?dǎo)率電導(dǎo)率與雜質(zhì)關(guān)系硫?qū)倩锊ＡО雽?dǎo)體大部分為P型，由于其自由度較高，容易滿足原子價(jià)的配置，形成活性中心較難，因此，即使添加不純?cè)?，玻璃的電?dǎo)性質(zhì)幾乎不會(huì)受到大的影響。電導(dǎo)率與溫度關(guān)系在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，lgσ～1/T基本上呈現(xiàn)直線關(guān)系，即：（σ－電導(dǎo)率；C，R－常數(shù)；△E－激活能；T－溫度）18硫?qū)倩锊Ａщ妼?dǎo)率電導(dǎo)率與雜質(zhì)關(guān)系硫?qū)倩锊ＡО雽?dǎo)體大部19過渡元素氧化物玻璃的導(dǎo)電性過渡金屬元素：V2O5、MOO3、WO3

等。氧化物玻璃具有半導(dǎo)體性，其導(dǎo)電性與晶體過渡元素氧化物相同，具有跳躍性結(jié)構(gòu)。兩種價(jià)態(tài)，高價(jià)態(tài)離子對(duì)電子起收集器的作用，俘獲電子（離子變?yōu)榈驮觾r(jià)態(tài)）與周圍晶格相互作用產(chǎn)生扭曲。一個(gè)概念小極化子：伴隨晶格變形的電子狀態(tài)可看成是一種粒子，在氧化物玻璃中晶格變形所涉及范圍比原子間距離小，因此，稱為小極化子。19過渡元素氧化物玻璃的導(dǎo)電性過渡金屬元素：V2O5、MOO20過渡元素氧化物玻璃電導(dǎo)率極化子移動(dòng)的結(jié)果是，電子的能量由于晶格振動(dòng)同鄰位（高原子價(jià)態(tài)離子）的能量達(dá)到相同水平時(shí)，將產(chǎn)生隧道效應(yīng)；電子會(huì)遷移至相鄰位置，這樣遷移所需的活化能W為極化子結(jié)合能WP的1/2，在玻璃中還要加上由于位置不均勻所產(chǎn)生的多余能量項(xiàng)WD，這時(shí)W＝1/2（WP+WD）。則：N為過渡元素離子的濃度；為晶格振動(dòng)的效率；C為全部過渡元素離子中低原子價(jià)離子的比例；R為離子間距離；為波函數(shù)衰減的程度。20過渡元素氧化物玻璃電導(dǎo)率極化子移動(dòng)的結(jié)果是，電子的能量由第三章電磁功能玻璃課件2122過渡元素氧化物玻璃熱歷史過渡元素玻璃半導(dǎo)體與一般玻璃相同，也因退火而穩(wěn)定，當(dāng)退火使密度改變1％時(shí)，玻璃的體積電阻率卻無任何變化。而對(duì)于離子導(dǎo)電玻璃，密度僅改變0.1％時(shí)就可使體積電阻率增加50％。電子導(dǎo)電玻璃應(yīng)用可形成電子導(dǎo)電半導(dǎo)體玻璃的有如下類型：含多價(jià)過渡元素的玻璃硫?qū)倩锊ＡЦ鞣N薄膜玻璃。玻璃半導(dǎo)體除了應(yīng)用于開關(guān)和記憶效應(yīng)外，還用于光導(dǎo)、光敏、熱敏、二次電子發(fā)射及透紅外等性能。22過渡元素氧化物玻璃熱歷史過渡元素玻璃半導(dǎo)體與一般玻璃相同4.磁性玻璃1).玻璃的磁性

物質(zhì)磁化率物質(zhì)置于磁場(chǎng)中被磁化，表現(xiàn)出一定的磁性。有些物質(zhì)使原磁場(chǎng)增加，有些使磁場(chǎng)減弱?？勾判晕镔|(zhì)，使磁場(chǎng)減弱；順磁性物質(zhì)，使磁性略有增加；鐵磁性及亞鐵磁性物質(zhì)，使磁場(chǎng)強(qiáng)烈增加。按照物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響幾個(gè)概念磁疇：就是物質(zhì)中所包含的許多自發(fā)磁化的小區(qū)域。磁化強(qiáng)度：將無磁力線泄漏的線圈放入真空中測(cè)出磁場(chǎng)強(qiáng)度H0，另在此線圈中插入磁介質(zhì)測(cè)出其磁場(chǎng)H，可求出完全由磁介質(zhì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hm=H-H0，Hm也成為磁化強(qiáng)度。磁化率：Xm＝Hm/H0；磁導(dǎo)率：μm＝1＋Xm磁通量密度：設(shè)真空中的磁導(dǎo)率為μ0，則磁通量密度B＝μ0（H0＋Hm）4.磁性玻璃1).玻璃的磁性物質(zhì)磁化率物質(zhì)置于磁場(chǎng)中被23

玻璃的抗磁性僅由不具有不成對(duì)電子的離子或原子組成的物質(zhì)呈現(xiàn)抗磁性。若玻璃中沒有引入含不成對(duì)電子的過渡元素離子和稀土離子，玻璃呈現(xiàn)抗磁性，但磁化率的絕對(duì)值非常小。抗磁性物質(zhì)的磁化率與所含離子的或原子的數(shù)量成正比，符合加和關(guān)系，與溫度無關(guān)。

玻璃的順磁性周期表中稀土離子和過渡元素離子都是順磁性離子。由于玻璃中基質(zhì)具有抗磁性，只有順磁性離子濃度超過一定值時(shí)，整個(gè)玻璃才是順磁體。順磁體的磁化率μP：N為每克玻璃含順磁離子數(shù)；K為波爾茲曼常數(shù)；μ為單位順磁性離子的導(dǎo)磁率；T為絕對(duì)溫度；β為波爾磁子，是一定值；稱有效波爾磁子數(shù)。玻璃的抗磁性僅由不具有不成對(duì)電子的離子或原子組成的物質(zhì)呈現(xiàn)24252).磁性玻璃的分類抗磁性及完全抗磁性玻璃

不含過渡元素和稀土離子的普通氧化物玻璃。因玻璃中未引入含不成對(duì)電子的離子，磁性為抗磁性，且負(fù)的磁化率值非常小。

金屬玻璃中有許多表現(xiàn)為完全抗磁性，而氧化物玻璃與金屬玻璃不同，要通過玻璃微晶化可以制備高溫超導(dǎo)體，且完全抗磁性。順磁性玻璃

過渡元素離子和稀土離子的氧化物玻璃表現(xiàn)出順磁性。強(qiáng)磁性玻璃

常見的強(qiáng)磁性玻璃是用液體極冷法制作的過渡元素－半金屬系金屬玻璃。252).磁性玻璃的分類抗磁性及完全抗磁性玻璃26第3章電磁功能玻璃3.1導(dǎo)電玻璃3.2電磁屏蔽用玻璃3.3基板玻璃3.4磁性玻璃1第3章電磁功能玻璃3.1導(dǎo)電玻璃27電磁功能玻璃在高技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，是通訊、能源以及生命科學(xué)領(lǐng)域中不可缺少的電子材料和光電子材料（下表）。2電磁功能玻璃在高技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，是通訊、能源以及283.1導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電玻璃發(fā)展簡(jiǎn)史1884年瓦布爾格（Warburg）用實(shí)驗(yàn)證明了玻璃的離子導(dǎo)電性，于是人們認(rèn)為一切玻璃都是離子導(dǎo)電的。1950年Kolomiets發(fā)現(xiàn)硫?qū)倩锊ＡЬ哂邪雽?dǎo)電性質(zhì)，人們認(rèn)識(shí)到有些玻璃是電子導(dǎo)電的。1966年Namikawa和Assara提出無堿BaO?P2O5玻璃是質(zhì)子導(dǎo)電的導(dǎo)電玻璃分類

根據(jù)導(dǎo)電的機(jī)理不同，導(dǎo)電玻璃可分為：離子導(dǎo)電玻璃、質(zhì)子導(dǎo)電玻璃和電子導(dǎo)電玻璃。33.1導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電玻璃發(fā)展簡(jiǎn)史1884年瓦布爾格（War29離子導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電機(jī)理離子導(dǎo)電是以離子為載流子，在外加電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，載流子離子長(zhǎng)程遷移貫穿了玻璃體，因而顯示其導(dǎo)電作用。載流子離子通常是以玻璃所含能動(dòng)度最高的陽離子為主（Na+、K+等），在能動(dòng)度相差很大的情況下，全部電流幾乎由一種陽離子負(fù)載。外加電場(chǎng)對(duì)載流子離子施加作用，使原先無定向的離子熱運(yùn)動(dòng)納向電場(chǎng)方向的概率增加。4離子導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電機(jī)理離子導(dǎo)電是以離子為載流子，在外加電場(chǎng)的30電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系電導(dǎo)率：電導(dǎo)率是表示固體材料通過電流的能力，電導(dǎo)率與材料的截面積成正比，與其長(zhǎng)度成反比。

K為電導(dǎo)率；χ為比電導(dǎo)率（Ω-1?m-1），L為材料長(zhǎng)度；S為材料截面積。電導(dǎo)率K為電阻率R的倒數(shù)，比電導(dǎo)率χ是比電阻率ρ的倒數(shù)。5電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系電導(dǎo)率：電導(dǎo)率是表示固體材料通過電流的能31電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下，體積電阻率的對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)成正比。σ為電導(dǎo)率，為每種玻璃的固有常數(shù)，σ0

約為10～100Ω-1?m-1；為電導(dǎo)激活能，玻璃類型不同，值不同，對(duì)于離子電導(dǎo)而言，大致為62.76～125.52KJ/mol；R為氣體常數(shù)。6電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下，體積電阻率的對(duì)數(shù)與絕32影響離子電導(dǎo)的因素組成的影響堿離子含量對(duì)電導(dǎo)率影響顯著隨堿含量的增加，△Hdc

一直下降，原因是隨著堿離子的引入，引起非橋氧增加，玻璃結(jié)構(gòu)松弛，堿離子移動(dòng)所需克服障礙減?。浑S堿離子半徑增大，△Hdc增大，因?yàn)殡S著Li到Cs，半徑增大，移動(dòng)所需克服的障礙增大，激活能增加。7影響離子電導(dǎo)的因素組成的影響堿離子含量對(duì)電導(dǎo)率影響顯著隨堿33影響離子電導(dǎo)的因素第三組分的影響引入離子半徑較大的二價(jià)離子（Ba、Pb、Sr、Ca等）增大體積電阻率，因?yàn)槎r(jià)離子的電荷較大，與結(jié)構(gòu)結(jié)合強(qiáng)，且占據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空隙，起到阻礙堿離子遷移的作用，從而電導(dǎo)率變小。引入半徑較小的二價(jià)離子（Be、Mg、Zn等），不影響電導(dǎo)率。引入三價(jià)離子Al、B等，起到增大電導(dǎo)率的作用。混合堿效應(yīng)，當(dāng)玻璃中一部分堿被其他堿所代替時(shí)，即使保持堿濃度不變，體積電阻也增大3～6個(gè)數(shù)量級(jí)，并在置換分?jǐn)?shù)為0.5時(shí)出現(xiàn)極大值。8影響離子電導(dǎo)的因素第三組分的影響引入離子半徑較大的二價(jià)離子第三章電磁功能玻璃課件34第三章電磁功能玻璃課件35混合堿效應(yīng)混合堿效應(yīng)3637影響離子電導(dǎo)的因素?zé)釟v史的影響一般情況下，淬火玻璃的電導(dǎo)率比退火玻璃大3～7倍。分相的影響

因極冷而抑制分相的玻璃，其電導(dǎo)率比分相玻璃大2個(gè)數(shù)量級(jí)，是因?yàn)闃O冷玻璃為連續(xù)相，而分相玻璃中會(huì)出現(xiàn)堿離子的富集，因此連續(xù)相中堿離子的濃度降低，造成整體玻璃電導(dǎo)率的下降。12影響離子電導(dǎo)的因素?zé)釟v史的影響一般情況下，淬火玻璃的電導(dǎo)382.質(zhì)子導(dǎo)電玻璃80年代Y.Abe開始研究MO?P2O5質(zhì)子電荷載體質(zhì)子易于移動(dòng)OH基團(tuán)氫鍵鍵強(qiáng)質(zhì)子濃度為硅酸鹽玻璃108132.質(zhì)子導(dǎo)電玻璃80年代Y.Abe開始研究MO?P239導(dǎo)電機(jī)理網(wǎng)絡(luò)形成體相連OH基團(tuán)＋角氧氫鍵（X-O-H???O-X）是橋氧，則氫鍵弱X-O-X是非橋氧，則氫鍵強(qiáng)X-O-

質(zhì)子移動(dòng)、O-H鍵的狀態(tài)和導(dǎo)電激活能的關(guān)系14導(dǎo)電機(jī)理網(wǎng)相連OH＋角氫鍵（X-O-H???O-X）是橋40快質(zhì)子導(dǎo)電玻璃的制備制備應(yīng)滿足的條件a. 質(zhì)子的移動(dòng)速度盡可能提高。b. 質(zhì)子的濃度盡可能高。c. 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性盡可能高。提高玻璃中質(zhì)子導(dǎo)電的方法a.溶膠－凝膠技術(shù)是制備材料的低溫化學(xué)合成法。b.復(fù)合法強(qiáng)化質(zhì)子導(dǎo)電采用在基體中加入分散劑的方法來強(qiáng)化固體的質(zhì)子電導(dǎo)率。c.H+注入技術(shù)強(qiáng)化質(zhì)子導(dǎo)電采用在玻璃中注入H+，通過改變基體中質(zhì)子的濃度或相關(guān)的結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)快質(zhì)子導(dǎo)電。具有制品純度高、均勻度高、燒成溫度低、反應(yīng)易于控制、材料成分可任意調(diào)整、成型性好等優(yōu)點(diǎn)。在硅磷酸鹽玻璃的質(zhì)子傳導(dǎo)體中添加PWA（鎢磷酸）或PMA（鉬磷酸）來提高質(zhì)子導(dǎo)電率，目前的研究還較少。15快質(zhì)子導(dǎo)電玻璃的制備制備應(yīng)滿足的條件a. 質(zhì)子的移動(dòng)速度413.電子導(dǎo)電玻璃按照導(dǎo)電機(jī)理不同，主要包括硫?qū)倩锊ＡШ秃^渡元素氧化物玻璃，他們是由電子或空穴為載流子的電子導(dǎo)電玻璃。其電導(dǎo)率的溫度系數(shù)與晶體半導(dǎo)體一致均為正值，因此也稱玻璃半導(dǎo)體。

電子導(dǎo)電玻璃分類163.電子導(dǎo)電玻璃按照導(dǎo)電機(jī)理不同，主要包括硫?qū)倩锊Ａ?2硫?qū)倩锊ＡУ膶?dǎo)電機(jī)理硫?qū)倩锊Ａ?shí)質(zhì)上為能帶型電子電導(dǎo)，這種玻璃半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上長(zhǎng)程無序，在導(dǎo)帶和價(jià)帶的能帶邊緣產(chǎn)生能帶間隙。從EA到EB出現(xiàn)裙擺，這里形成了局部能級(jí)；載流子的遷移率在EC以上及EV以下能級(jí)中具有最大值，在EC及EV之間卻很小能級(jí)之差EC-EV（△E）稱為遷移率隙。17硫?qū)倩锊ＡУ膶?dǎo)電機(jī)理硫?qū)倩锊Ａ?shí)質(zhì)上為能帶型電子電導(dǎo)43硫?qū)倩锊Ａщ妼?dǎo)率電導(dǎo)率與雜質(zhì)關(guān)系硫?qū)倩锊ＡО雽?dǎo)體大部分為P型，由于其自由度較高，容易滿足原子價(jià)的配置，形成活性中心較難，因此，即使添加不純?cè)樱ＡУ碾妼?dǎo)性質(zhì)幾乎不會(huì)受到大的影響。電導(dǎo)率與溫度關(guān)系在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，lgσ～1/T基本上呈現(xiàn)直線關(guān)系，即：（σ－電導(dǎo)率；C，R－常數(shù)；△E－激活能；T－溫度）18硫?qū)倩锊Ａщ妼?dǎo)率電導(dǎo)率與雜質(zhì)關(guān)系硫?qū)倩锊ＡО雽?dǎo)體大部44過渡元素氧化物玻璃的導(dǎo)電性過渡金屬元素：V2O5、MOO3、WO3

等。氧化物玻璃具有半導(dǎo)體性，其導(dǎo)電性與晶體過渡元素氧化物相同，具有跳躍性結(jié)構(gòu)。兩種價(jià)態(tài)，高價(jià)態(tài)離子對(duì)電子起收集器的作用，俘獲電子（離子變?yōu)榈驮觾r(jià)態(tài)）與周圍晶格相互作用產(chǎn)生扭曲。一個(gè)概念小極化子：伴隨晶格變形的電子狀態(tài)可看成是一種粒子，在氧化物玻璃中晶格變形所涉及范圍比原子間距離小，因此，稱為小極化子。19過渡元素氧化物玻璃的導(dǎo)電性過渡金屬元素：V2O5、MOO45過渡元素氧化物玻璃電導(dǎo)率極化子移動(dòng)的結(jié)果是，電子的能量由于晶格振動(dòng)同鄰位（高原子價(jià)態(tài)離子）的能量達(dá)到相同水平時(shí)，將產(chǎn)生隧道效應(yīng)；電子會(huì)遷移至相鄰位置，這樣遷移所需的活化能W為極化子結(jié)合能WP的1/2，在玻璃中還要加上由于位置不均勻所產(chǎn)生的多余能量項(xiàng)WD，這時(shí)W＝1/2（WP+WD）。則：N為過渡元素離子的濃度；為晶格振動(dòng)的效率；C為全部過渡元素離子中低原子價(jià)離子的比例；R為離子間距離；為波函數(shù)衰減的程度。20過渡元素氧化物玻璃電導(dǎo)率極化子移動(dòng)的結(jié)果是，電子的能量由第三章電磁功能玻璃課件4647過渡元素氧化物玻璃熱歷史過渡元素玻璃半導(dǎo)體與一般玻璃相同，也因退火而穩(wěn)定，當(dāng)退火使密度改變1％時(shí)，玻璃的體積電阻率卻無任何變化。而對(duì)于離子導(dǎo)電玻璃，密度僅改變0.1％時(shí)就可使體積電阻率增加50％。電子導(dǎo)電玻璃應(yīng)用可形成電子導(dǎo)電半導(dǎo)體玻璃的有如下類型：含多價(jià)過渡元素的玻璃硫?qū)倩锊ＡЦ鞣N薄膜玻璃。玻璃半導(dǎo)體除了應(yīng)用于開關(guān)和記憶效應(yīng)外，還用于光導(dǎo)、光敏、熱敏、二次電子發(fā)射及透紅外等性能。22過渡元素氧化物玻璃熱歷史過渡元素玻璃半導(dǎo)體與一般玻璃相同4.磁性玻璃1).玻璃的磁性