硬质材料的电特性

摘要

一些材料和陶瓷一样硬但却含有传导电子．即“金属陶瓷”。本文讲述的材料是第四族和第五族过渡金属的一碳化物：TiC，ZrC，HfC和VC，NbC，TaC以及第六族中一种碳化物：WC。第四、五族材料有用是因为有下列某些特性——高熔点、高硬度、金属和碳的低扩散率、高温下电阻率的变化不大以及低电移和抗腐蚀．可应用于微电子仪器以及高温开关和电阻器。高温下此电阻率饱和的一个原因是非化学计量化合物如TiCx中随机分布的碳空位(点缺陷)导致传导电子扩散而产生一个大的残余电阻率。其中X代表碳与金属之比，l—X代表碳空位浓度，范围可以是3％～50%，另一个原因是复杂电子能带结构中这些电子的带间扩散产生了一个并联电阻效应。但是．这些非化学计量化合物的特殊成分能按周期结构排列并能消除残余电阻率．由于带间的扩散从而提高了低温下而不是高温下温度的相关性，非化学计量的WC有一个近似为零的残余电阻率并有较强的温度相关性。