结构推理
非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关,如果增大周围氧气的分压,非化学计量化合物Fe1-xO及Zn1+xO的密度将发生怎样变化?为什么?材料的电导率发生怎样变化?为什么?
【正确答案】(a)非化学计量化合物Fe1-xO,是由于正离子空位,引起负离子过剩:
平衡常数
电中性条件:
由此可得
即:铁空位的浓度和氧分压的1/6次方成正比,故当周围分压增大时,铁空位浓度增加,晶体质量减小,则Fe1-xO的密度也将减小。
Fe1-xO是空穴导电(p型半导体),空穴的浓度和氧分压的1/6次方成正比,所以周围氧分压增大时,空穴浓度增加,材料导电率增大。
(b)非化学计量化合物Zn1+xO,由于正离子填隙,使金属离子过剩:
反应平衡常数:
电中性条件:
得
即:间隙离子的浓度与氧分压的1/6次方成反比,故增大周围氧分压,间隙离子浓度减小,晶体质量减小,则Zn1+xO的密度也将减小。
Zn1+xO是电子导电(n型半导体),电子的浓度和氧分压的1/6次方成反比,所以周围氧分压增大时,电子浓度减小,材料导电率变小。
【答案解析】