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六方氮化硼为什么不能导电

文章出处:德福鹏新材料 浏览次数:发表时间:2020-11-12 08:55
六方氮化硼不能导电,是一种非常典型的绝缘性材料。六方氮化硼的高温绝缘性好,高纯度六方氮化硼最大体积电阻率可达1016~1018Ω•cm,即使在1000℃高温下,仍有104~106Ω•cm。

作为一种比较软的层状材料,六方氮化硼与石墨有着相似的晶体结构和晶格常数,但其电子性能却截然不同:六方氮化硼是绝缘体,石墨烯是导体。

这是为什么呢?六方氮化硼为什么不能导电?

首先,我们来普及下导体和绝缘体的知识。

所谓导体,是指材料中存在大量可以自由移动的带电物质微粒(也包括游离电子),在外电场的作用下,载流子做定向运动,形成较为明显的电流,这就是导体。

所谓绝缘体,又称为电介质,特点是分子中正负电荷束缚得很紧,可以自由移动的带电例子极少,电阻率很大,通常情况下无法传导电流,这就是绝缘体。

材料要想导电,必须要满足以下四个条件之一:

(1)材料内部含有电子导体,以电子载流子为主体,如铜、银、金等金属和石墨;

(2)材料内部含有离子导体,以离子载流子为主体,如氯化钠(熔融)、氢氧化钠(熔融)等;

(3)材料内部既含有电子载流子,又含有离子载流子,属于混合型导体;

(4)在电场作用下诱发固体极化而引起导电,如介电现象和介电材料。

石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子,排列方式呈蜂巢式的多个六边形。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,形成电流,因此石墨属于导体。

而六方氮化硼采用同一原子内由1个ns轨道和3个np轨道参与的sp3杂化方式,没有游离电子,属于共价化合物,所以不能像石墨一样导电,因此六方氮化硼属于绝缘体。

综合上述,我们可以得出这样一个结论:虽然六方氮化硼的结构跟导电体石墨相似,但是六方氮化硼因为不具备有游离电子,无法形成载流子作定向运动,无法形成电流。所以六方氮化硼是绝缘体,不能导电。

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