課程63電性能課件

第六章材料的性能第三節(jié)材料的電性能

6.3.1電導(dǎo)率和電阻率

6.3.2材料的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性

6.3.3材料的半導(dǎo)體性

6.3.4材料的超導(dǎo)性

6.3.5材料的介電性

6.3.5靜電現(xiàn)象6.3.1電導(dǎo)率和電阻率6.3.1.1電導(dǎo)率：電導(dǎo)是指真實(shí)電荷在電場(chǎng)作用下在介質(zhì)中的遷移。電導(dǎo)率的單位為S.m-1，它是衡量材料導(dǎo)電能力的表觀物理量，它定義為在單位電位下流過每立方厘米材料的電流I（A）。＝IL/VS

（S/m）(L是樣品厚，m；S是樣品面積，m2；V是電位，V)2電阻率：3相對(duì)電導(dǎo)率：把國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)軟銅（室溫20oC下電阻率為0.01724Ω?mm2/m）的電導(dǎo)率作為100%，其它材料的電導(dǎo)率與之相比的百分?jǐn)?shù)即為該導(dǎo)體材料的相對(duì)電導(dǎo)率。材料電阻率/.m電導(dǎo)率/S.m-1超導(dǎo)體0∞導(dǎo)體10-810-5105

108半導(dǎo)體10-510710-7105絕緣體107102010-2010-7材料的分類及其電導(dǎo)率6.3.1.2決定電導(dǎo)率的基本參數(shù)。電導(dǎo)率與兩個(gè)基本參數(shù)相關(guān)，即載流子密度n(cm-3)和載流子遷移率(cm2.V-1.S-1)。研究材料的電導(dǎo)性就是弄清楚載流子的品種、來源和濃度，遷移方式和遷移率大小等。A載流子電流是電荷在空間的定向運(yùn)動(dòng)。任一物質(zhì)，只要存在電荷的自由粒子－－載流子（電子、空穴，正離子、負(fù)離子），就可以在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生導(dǎo)電電流。金屬中為電子，高分子和無機(jī)材料為電子或離子。載流子為離子或空格點(diǎn)的電導(dǎo)稱為離子電導(dǎo)，載流子為電子和空穴電導(dǎo)稱為本征電導(dǎo)。B遷移率物理意義為載流子在單位電場(chǎng)中的遷移速率。μ=σ/nq6.3.1.3影響電導(dǎo)率的因素。A影響離子電導(dǎo)率的因素：（1）溫度隨著溫度的升高，離子電導(dǎo)按指數(shù)規(guī)律增加。在低溫下，雜質(zhì)電導(dǎo)占主要地位。這是由于雜質(zhì)活化能比基本點(diǎn)陣的活化能小許多的緣故。熱運(yùn)動(dòng)能量的增高，使本征電導(dǎo)起主要作用。（2）晶體結(jié)構(gòu)離子電導(dǎo)率隨活化能按指數(shù)規(guī)律變化，而活化能反映離子的固定程度，它與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。（3）晶格缺陷具有離子電導(dǎo)的固體物質(zhì)稱為固體電解質(zhì)。離子晶體成為固體電解質(zhì)必須具備兩個(gè)條件：電子載流子的濃度小；離子晶格缺陷濃度大并參與電導(dǎo)。離子性晶格缺陷的生成及其濃度的大小是決定離子電導(dǎo)的關(guān)鍵。B影響電子電導(dǎo)率的因素：（1）溫度低溫區(qū)為雜質(zhì)電導(dǎo)，高溫階段為本征電導(dǎo)，中間出現(xiàn)飽和區(qū)，此時(shí)雜質(zhì)全部電離解完，載流子濃度與溫度無關(guān)。金屬中∝T-1，半導(dǎo)體和絕緣體的電導(dǎo)率隨溫度變化以指數(shù)函數(shù)增大。（2）雜質(zhì)與缺陷的影響雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體的影響是由于雜質(zhì)離子引起了新局部能級(jí)。價(jià)控半導(dǎo)體的摻雜（離子半徑相近，固定的化合價(jià)，具有較高的離子化勢(shì)能）。陽離子空位是一個(gè)負(fù)電中心，能束縛空穴。電子躍遷到導(dǎo)帶，形成導(dǎo)電的空穴。吸收一定的能量對(duì)應(yīng)一定波長(zhǎng)的可見光能量，從而使晶體具有某種特殊的顏色。俘獲了空穴的陽離子空位（負(fù)電中心）叫做V-心，也稱色心。陰離子空位？F-心，也稱色心。ZnO？雜質(zhì)聲子6.3.2材料的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性6.3.2.1材料的電子結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性A導(dǎo)體的能帶固體理論指出1）在無外電場(chǎng)時(shí)，無論絕緣體、半導(dǎo)體或?qū)w都無電流；2）在外場(chǎng)作用下，不滿帶導(dǎo)電而滿帶不導(dǎo)電。B絕緣體的能帶惰性氣體的原子中各能級(jí)原來都是滿的，結(jié)合成晶體時(shí)能帶也為電子所填滿，固為絕緣體。離子晶體各外層電子均被填滿，能帶本來系有兩個(gè)能量相差較大的能級(jí)分裂而來，禁帶寬度較大，因而是典型的絕緣體。在滿帶與導(dǎo)帶之間存在一個(gè)較大的禁帶，約大于6.408×10－19J（4eV），禁帶越寬，絕緣性越好。無機(jī)絕緣體對(duì)溫度的穩(wěn)定性好。有機(jī)絕緣體隨溫度升高發(fā)生裂解，因游離出碳而使絕緣體變性。C半導(dǎo)體的能帶導(dǎo)電性能介于絕緣體與導(dǎo)體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。升高溫度或摻入雜質(zhì)，都可改變其電阻，可廣泛用于晶體管、二極管，鎮(zhèn)流器、太陽能電池等方面。（1）本征半導(dǎo)體半導(dǎo)體的禁帶寬度較小，約在1.602X10-19(1.0eV)附近。例如室溫下硅為1.794X10-19J(1.10eV)。固在室溫下晶體中原子的振動(dòng)就可使少量電子受到熱激發(fā)，從滿帶躍遷到導(dǎo)帶，即在導(dǎo)帶底部附近存在有少量的電子，從而在外電場(chǎng)下顯示一定的導(dǎo)電性?？昭ǖ母拍畎雽?dǎo)體的一個(gè)電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶上，便產(chǎn)生兩個(gè)載流子，即形成空穴-電子對(duì)，這是與金屬導(dǎo)電的最大區(qū)別。（2）雜質(zhì)半導(dǎo)體半導(dǎo)體的電阻對(duì)晶體中的雜質(zhì)很敏感，大多數(shù)半導(dǎo)體的性質(zhì)與雜質(zhì)的種類和含量有關(guān)。

n型半導(dǎo)體。Si、Ge中摻入少量的P、Sb、Bi或As。p型半導(dǎo)體。Si、Ge中摻入少量的B、或Al。因缺少一個(gè)電子，以少許的能量就可使電子從價(jià)帶躍遷到摻雜能級(jí)上，相應(yīng)地在價(jià)帶形成一定數(shù)量的空穴，這些空穴可看成是參與導(dǎo)電的帶有正電的載流子。6.3.2.2材料的電子結(jié)構(gòu)與光導(dǎo)性不僅熱運(yùn)動(dòng)可使材料產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，當(dāng)光照射材料時(shí)，同樣可使?jié)M帶中的電子獲得足夠的能量激發(fā)到導(dǎo)帶從而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，自由電子和自由空穴的變化導(dǎo)致電阻率的變化，這種由光照而使?jié)M帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)的實(shí)質(zhì)是對(duì)電子電導(dǎo)作貢獻(xiàn)的載流子濃度受光激發(fā)而增大的現(xiàn)象。

A.分子受激過程與能量交換

E＝Ej-Ei=h

當(dāng)吸收光子的能量大于能帶禁隙（能隙）時(shí)，電子從價(jià)帶進(jìn)入導(dǎo)帶直接產(chǎn)生一個(gè)電子空穴對(duì)，呈帶-帶轉(zhuǎn)變。但通常電子-空穴對(duì)保持一種松散結(jié)合狀態(tài)，或者說，它們作為一個(gè)整體在結(jié)構(gòu)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，猶似氫原子中電子在繞質(zhì)子運(yùn)動(dòng)。這種電子-空穴對(duì)在無機(jī)共價(jià)化合物中取名Wannier激子。有機(jī)晶體分子中叫Frankel激子。ConductionbandValenceband3.2eVLight385nmeh+ReactantsOxidationProductsReactantsReductionProducts

B.光生載流子機(jī)理

當(dāng)吸收吸收光量子，獲得足夠能量激發(fā)電子到導(dǎo)帶，光生載流子可用圖來概括。當(dāng)光量子足以克服材料的能帶帶隙時(shí)，電子從價(jià)帶直接激發(fā)到導(dǎo)帶，這是直接帶－帶轉(zhuǎn)變（機(jī)理A），或叫本征光生載流子過程。為完成直接帶－帶轉(zhuǎn)變需要較高的光量子，本征光生載流子通常發(fā)生在真空紫外區(qū)。在機(jī)理B中，基態(tài)電子受激發(fā)到最低受激發(fā)態(tài)（單重態(tài)），屬于初級(jí)光吸收。單重態(tài)激子只有在離解成獨(dú)立的電子、空穴而達(dá)到導(dǎo)電狀態(tài)后才對(duì)光電流有貢獻(xiàn)。為此所需能量可從激子－表面相互作用中而獲得，同時(shí)存在單重－單重激子、單重－三重激子、單重激子－光子、三重激子－光子以及雙光子等相互作用提供能量的過程。電子受激進(jìn)入單重態(tài)的過程形成吸收光譜。可以推論，那些光電導(dǎo)譜與吸收譜十分接近的光導(dǎo)體中的光生載流子歸屬這種機(jī)理。

C.光學(xué)退陷阱過程

經(jīng)光輻照，從陷阱態(tài)（包括雜質(zhì)或物理陷阱等）激發(fā)被俘獲載流子到達(dá)導(dǎo)帶是俘獲電荷的光學(xué)退陷阱過程（機(jī)理C）。D通過光誘導(dǎo)，電子可能從金屬電極的費(fèi)米級(jí)注射進(jìn)入聚合物導(dǎo)帶（光注射電子），或者從聚合物基態(tài)注射到電極費(fèi)米級(jí)（光注射空穴），即是圖中的D機(jī)理。光誘導(dǎo)效應(yīng)通常用初級(jí)量子產(chǎn)率作判斷，即每吸收一個(gè)光量子形成自由電子－空穴對(duì)數(shù)目。分子晶體中載流子發(fā)生過程與受激態(tài)活化過程同時(shí)存在并相互競(jìng)爭(zhēng)，其結(jié)果是量子產(chǎn)率總是偏離極限值1。6.3.3材料的半導(dǎo)體性半導(dǎo)體分為本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體兩類，在實(shí)用上，大多數(shù)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體借助雜質(zhì)來控制其電學(xué)性能。本征半導(dǎo)體是在外界能量作用下其電子從滿帶激發(fā)到導(dǎo)帶從而具有半導(dǎo)體性質(zhì)。對(duì)于本征半導(dǎo)體孔穴遷移率Vh總比電子遷移率Ve低。與載流子密度隨溫度的變化相比，遷移率的變化不大。電導(dǎo)率與溫度T的關(guān)系為：ln=C-（Eg/2kT）k=8.62*10-5eV/K（與金屬的情況相反）。熱敏電阻或熱敏元件。

施主(電子型導(dǎo)電，n型半導(dǎo)體)和受主(空穴型導(dǎo)電，p型半導(dǎo)體)。1正常導(dǎo)體的電阻率：2超導(dǎo)：低溫下的奇跡

1911年荷蘭物理學(xué)家昂尼斯（H.K.Onnes1853—1926）發(fā)現(xiàn)，汞在Tc=4.2K時(shí)，其電阻率ρ→0，汞的這種現(xiàn)象稱為“超導(dǎo)現(xiàn)象”。

Tc

稱為“轉(zhuǎn)變溫度”6.3.4材料的超導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)證實(shí)：昂尼斯和他的學(xué)生用固態(tài)的水銀做成環(huán)路，并使磁鐵穿過環(huán)路使其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)水銀環(huán)路處于4K之下的低溫時(shí)，即使磁鐵停止了運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流卻仍然存在。他們堅(jiān)持定期測(cè)量，經(jīng)過一年的觀察他們得出結(jié)論，只要水銀環(huán)路的溫度低于4K，電流會(huì)長(zhǎng)期存在，并且沒有強(qiáng)度變?nèi)醯娜魏污E象。接著昂尼斯又對(duì)多種金屬、合金、化合物材料進(jìn)行低溫下的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它們中的許多都具有在低溫下電阻消失、感應(yīng)電流長(zhǎng)期存在的現(xiàn)象。由于在通常條件下導(dǎo)體都有電阻，昂尼斯就稱這種低溫下失去電阻的現(xiàn)象為超導(dǎo)。在取得一系列成功的實(shí)驗(yàn)之后，昂尼斯立即正式公布這一發(fā)現(xiàn)，并且很快引起科學(xué)界的高度重視，昂尼斯也因此榮獲1913年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

二超導(dǎo)體的主要特性1零電阻率：

將超導(dǎo)體冷卻到某一臨界溫度（TC）以下時(shí)電阻突然降為零的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象。不同超導(dǎo)體的臨界溫度各不相同。例如，汞的臨界溫度為4.15K（K為絕對(duì)溫度，0K相當(dāng)于零下273℃），而高溫超導(dǎo)體YBCO的臨界溫度為94K。超導(dǎo)體中回路內(nèi)的電流將長(zhǎng)久地維持下去，幾乎沒有能量的損耗。導(dǎo)體內(nèi)任意兩點(diǎn)間沒有電勢(shì)差，整個(gè)超導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體。2完全抗磁性：當(dāng)超導(dǎo)體冷卻到臨界溫度以下而轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)后，只要周圍的外加磁場(chǎng)沒有強(qiáng)到破壞超導(dǎo)性的程度，超導(dǎo)體就會(huì)把穿透到體內(nèi)的磁力線完全排斥出體外，在超導(dǎo)體內(nèi)永遠(yuǎn)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。超導(dǎo)體的這種特殊性質(zhì)被稱為"邁斯納效應(yīng)"。

邁斯納效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到超導(dǎo)體的行為并不是不可逆的。在此之后人們才比較全面地了解了超導(dǎo)體的基本性質(zhì)。邁斯納效應(yīng)與零電阻現(xiàn)象是超導(dǎo)體的兩個(gè)基本特性，它們既互相獨(dú)立，又密切聯(lián)系。3通量量子化

三超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù)

1臨界溫度（TC）--超導(dǎo)體必須冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導(dǎo)性。2臨界電流密度（JC）--通過超導(dǎo)體的電流密度必須小于某一臨界電流密度才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。3臨界磁場(chǎng)（HC）--施加給超導(dǎo)體的磁場(chǎng)必須小于某一臨界磁場(chǎng)才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。以上三個(gè)參數(shù)彼此關(guān)聯(lián)，其相互關(guān)系如右圖所示。YxBa1-xCuO3

ABO3結(jié)構(gòu)四超導(dǎo)體的分類

目前已查明在常壓下具有超導(dǎo)電性的元素金屬有32種（如右圖元素周期表中青色方框所示），而在高壓下或制成薄膜狀時(shí)具有超導(dǎo)電性的元素金屬有14種（如右圖元素周期表中綠色方框所示）。1第Ⅰ類超導(dǎo)體第Ⅰ類超導(dǎo)體主要包括一些在常溫下具有良好導(dǎo)電性的純金屬，如鋁、鋅、鎵、鎘、錫、銦等，該類超導(dǎo)體的熔點(diǎn)較低、質(zhì)地較軟，亦被稱作軟超導(dǎo)體”。其特征是由正常態(tài)過渡到超導(dǎo)態(tài)時(shí)沒有中間態(tài)，并且具有完全抗磁性。第Ⅰ類超導(dǎo)體由于其臨界電流密度和臨界磁場(chǎng)較低，因而沒有很好的實(shí)用價(jià)值。3第Ⅱ類超導(dǎo)體除金屬元素釩、锝和鈮外，第II類超導(dǎo)體主要包括金屬化合物及其合金。第Ⅱ類超導(dǎo)體和第Ⅰ類超導(dǎo)體的區(qū)別主要在于：

■第II類超導(dǎo)體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)時(shí)有一個(gè)中間態(tài)（混合態(tài)）；

■第Ⅱ類超導(dǎo)體的混合態(tài)中有磁通線存在，而第Ⅰ類超導(dǎo)體沒有；

■第Ⅱ類超導(dǎo)體比第Ⅰ類超導(dǎo)體有更高的臨界磁場(chǎng)、更大的臨界電流密度和更高的臨界溫度。

理想第Ⅱ類超導(dǎo)體：晶體結(jié)構(gòu)比較完整，不存在磁通釘扎中心，并且當(dāng)磁通線均勻排列時(shí)，在磁通線周圍的渦旋電流將彼此抵消，其體內(nèi)無電流通過，從而不具有高臨界電流密度。非理想第Ⅱ類超導(dǎo)體：晶體結(jié)構(gòu)存在缺陷，并且存在磁通釘扎中心，其體內(nèi)的磁通線排列不均勻，體內(nèi)各處的渦旋電流不能完全抵消，出現(xiàn)體內(nèi)電流，從而具有高臨界電流密度。在實(shí)際上，真正適合于實(shí)際應(yīng)用的超導(dǎo)材料是非理想第Ⅱ類超導(dǎo)體。第Ⅱ類超導(dǎo)體分類：五超導(dǎo)的理論研究1倫敦方程

倫敦兄弟于1935年提出的倫敦方程是第一個(gè)對(duì)超導(dǎo)體的電動(dòng)力學(xué)作統(tǒng)一描述的理論。該理論不僅說明了超導(dǎo)體的各種電磁性質(zhì)，而且也解釋了前述的邁斯納效應(yīng)。該理論指出：在超導(dǎo)態(tài)，處于外磁場(chǎng)中的超導(dǎo)體內(nèi)并不是完全沒有磁場(chǎng)，實(shí)際上外磁場(chǎng)可以穿透到超導(dǎo)體表面附近很薄的一層中，其穿透深度約為十萬分之一厘米。2BCS理論1957年由約翰·巴丁、里昂·庫(kù)珀和羅伯特·施里弗提出基本內(nèi)容：該理論模型基于量子力學(xué)理論，認(rèn)為：在超導(dǎo)體內(nèi)部，由于電子和點(diǎn)陣之間的相互作用，在電子與電子之間產(chǎn)生了吸引力，這種吸引力使傳導(dǎo)電子兩兩結(jié)成電子對(duì)，組成每個(gè)電子對(duì)的兩個(gè)電子動(dòng)量相等、自旋方向相反，這種電子對(duì)稱為庫(kù)珀電子對(duì)或超導(dǎo)電子。庫(kù)珀電子對(duì)的能量低于兩個(gè)正常電子的能量之和，因而超導(dǎo)態(tài)的能量低于正常態(tài)。在絕對(duì)零度時(shí)，全部電子都結(jié)成庫(kù)珀電子對(duì)，按照量子力學(xué)的物質(zhì)波概念，由于庫(kù)珀對(duì)的動(dòng)量很小，所以它的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，不會(huì)受到晶格缺陷和雜質(zhì)的散射，從而可以無阻礙地流動(dòng)。都是超導(dǎo)電子，隨著溫度的升高，晶格振動(dòng)能量不斷增大，庫(kù)珀電子對(duì)就不斷地被拆散并轉(zhuǎn)變?yōu)檎ｋ娮?，在溫度達(dá)到臨界溫度以上時(shí)，庫(kù)珀電子就全部被拆散，所有電子都是正常電子。由于該杰出的理論成果，他們?nèi)朔窒砹?972年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。3約瑟夫森效應(yīng)1962年英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫森在研究超導(dǎo)電性的量子特性時(shí)提出了量子隧道效應(yīng)理論，也就是今天人們所說的約瑟夫森效應(yīng)。該理論認(rèn)為：電子對(duì)能夠以隧道效應(yīng)穿過絕緣層，在勢(shì)壘兩邊電壓為零的情況下，將產(chǎn)生直流超導(dǎo)電流，而在勢(shì)壘兩邊有一定電壓時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生特定頻率的交流超導(dǎo)電流。在該理論的基礎(chǔ)上誕生了一門新的學(xué)科--超導(dǎo)電子學(xué)。1962年，年僅20多歲的劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理研究生約瑟夫遜在著名科學(xué)家安德森指導(dǎo)下研究超導(dǎo)體能隙性質(zhì)，他提出在超導(dǎo)結(jié)中，電子對(duì)可以通過氧化層形成無阻的超導(dǎo)電流，這個(gè)現(xiàn)象稱作直流約瑟夫遜效應(yīng)。當(dāng)外加直流電壓為V時(shí)，除直流超導(dǎo)電流之外，還存在交流電流，這個(gè)現(xiàn)象稱作交流約瑟夫遜效應(yīng)。將超導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)透入氧化層，這時(shí)超導(dǎo)結(jié)的最大超導(dǎo)電流隨外磁場(chǎng)大小作有規(guī)律的變化。約瑟夫遜的這一重要發(fā)現(xiàn)為超導(dǎo)體中電子對(duì)運(yùn)動(dòng)提供了證據(jù)，使對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深入。約瑟夫森效應(yīng)成為微弱電磁信號(hào)探測(cè)和其他電子學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。六超導(dǎo)材料NbTi和Nb3Sn在超導(dǎo)材料的探索過程中，不能不提及的超導(dǎo)材料是NbTi和Nb3Sn。Nb3Sn化合物超導(dǎo)材料于1954年由馬賽厄斯等人發(fā)現(xiàn)，而NbTi合金具有超導(dǎo)電性則于1961年由孔茨勒發(fā)現(xiàn)。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的兩種超導(dǎo)材料。至今，用NbTi合金線材繞制一個(gè)8T的超導(dǎo)磁體，用Nb3Sn化合物線材繞制一個(gè)15T的超導(dǎo)磁體已經(jīng)不存在任何的技術(shù)問題。

七高溫超導(dǎo)二十世紀(jì)八十年代是超導(dǎo)電性的探索與研究的黃金年代。1981年合成了有機(jī)超導(dǎo)體，1986年繆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)了一種成分為鋇、鑭、銅、氧的陶瓷性金屬氧化物L(fēng)aBaCuO4，其臨界溫度約為35K。由于陶瓷性金屬氧化物一般來說是絕緣物質(zhì)，因此這個(gè)發(fā)現(xiàn)意義非常重大，他們獲得了1987年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1987年在超導(dǎo)材料的探索中又有新的突破，美國(guó)休斯頓大學(xué)物理學(xué)家朱經(jīng)武小組與中國(guó)科學(xué)院物理研究所趙忠賢等人先后宣布制成臨界溫度約為90K的超導(dǎo)材料YBCO。1988年初日本宣布制成臨界溫度達(dá)110K的Bi-Sr-Ca-Cu-O超導(dǎo)體。至此，人們終于實(shí)現(xiàn)了液氮溫區(qū)超導(dǎo)體的夢(mèng)想，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)史上的重大突破。這類超導(dǎo)體由于其臨界溫度在液氮溫度（77K）以上，因此被稱為高溫超導(dǎo)體。6.3.5材料的介電性6.3.5.1電容和介電常數(shù)C0=Q0/V，C0=0A/l，0=8.85*10-12F.m-1(真空電容率),Q(Q=Q0+Q1),C比真空電容增加了r倍C=Q/V=rC0=A/l,則r=C/C0=/0。r

是個(gè)無因次的純數(shù)，稱為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，表征電解質(zhì)貯存電能能力的大小，是介電材料的一個(gè)十分重要的性能指標(biāo)。則稱為介質(zhì)的電容率(或介電常數(shù))，表示單位面積和單位厚度電介質(zhì)的電容質(zhì)，單位與0相同為F.m-1。把電介質(zhì)引入真空電容器，引起極板上電荷量增加（Q1），電容增大，這是由于在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)中的電荷發(fā)生了再分布，靠近極板的介質(zhì)表面將產(chǎn)生表面束縛電荷，結(jié)果使介質(zhì)出現(xiàn)了宏觀偶極，這一現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。極化強(qiáng)度：p=Q1/A=0(r-1)E電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)可被看做介質(zhì)中電介質(zhì)極化強(qiáng)度的宏觀量度。極化包括：電子極化，離(原)子極化，取向極化等。還有來源于電荷在雙相界面上的累積。這種空間電荷極化或界面極化，是在一種相的電阻率比另一種相高得多時(shí)發(fā)生，這可在陶瓷材料和聚合物多組分多相體系在高溫時(shí)觀察到。極化是依賴時(shí)間的過程，因此，介電常數(shù)有明顯