六方氮化硼為什么不能導電
六方氮化硼不能導電,是一種非常典型的絕緣性材料。六方氮化硼的高溫絕緣性好,高純度六方氮化硼最大體積電阻率可達1016~1018Ω•cm,即使在1000℃高溫下,仍有104~106Ω•cm。
作為一種比較軟的層狀材料,六方氮化硼與石墨有著相似的晶體結構和晶格常數(shù),但其電子性能卻截然不同:六方氮化硼是絕緣體,石墨烯是導體。
這是為什么呢?六方氮化硼為什么不能導電?
首先,我們來普及下導體和絕緣體的知識。
所謂導體,是指材料中存在大量可以自由移動的帶電物質(zhì)微粒(也包括游離電子),在外電場的作用下,載流子做定向運動,形成較為明顯的電流,這就是導體。
所謂絕緣體,又稱為電介質(zhì),特點是分子中正負電荷束縛得很緊,可以自由移動的帶電例子極少,電阻率很大,通常情況下無法傳導電流,這就是絕緣體。
材料要想導電,必須要滿足以下四個條件之一:
(1)材料內(nèi)部含有電子導體,以電子載流子為主體,如銅、銀、金等金屬和石墨;
(2)材料內(nèi)部含有離子導體,以離子載流子為主體,如氯化鈉(熔融)、氫氧化鈉(熔融)等;
(3)材料內(nèi)部既含有電子載流子,又含有離子載流子,屬于混合型導體;
(4)在電場作用下誘發(fā)固體極化而引起導電,如介電現(xiàn)象和介電材料。
石墨是元素碳的一種同素異形體,每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子,排列方式呈蜂巢式的多個六邊形。由于每個碳原子均會放出一個電子,那些電子能夠自由移動,形成電流,因此石墨屬于導體。
而六方氮化硼采用同一原子內(nèi)由1個ns軌道和3個np軌道參與的sp3雜化方式,沒有游離電子,屬于共價化合物,所以不能像石墨一樣導電,因此六方氮化硼屬于絕緣體。
綜合上述,我們可以得出這樣一個結論:雖然六方氮化硼的結構跟導電體石墨相似,但是六方氮化硼因為不具備有游離電子,無法形成載流子作定向運動,無法形成電流。所以六方氮化硼是絕緣體,不能導電。
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