石墨零配件加工的電性質和磁性質-偉名石墨

石墨零配件加工單晶的電導率具有明顯的異向性，在平行于層面方向上在室溫下，其電阻率約為5×10Ω·cm，而垂直于層面的C軸方向上，其電阻率就會增加100~1000倍。石墨塊的電阻異向性與此有密切關系，異向性因制造過程中形成的晶體配列程度不同而有差異。石墨零配件加工的電阻隨溫度而變化的情況示于圖3-20。人造石墨有這樣一個特征，即石墨化溫度越高，其電阻就越小，而且在某一溫度下，其電阻值為最小。

根據經驗可知，以石油焦為原料制取的石墨，其最小值發生在400~600℃之間，超過此溫度，一直到2500℃，電阻幾乎成直線增加，而且電阻的最小值越小，此直線上升的坡度就越大。如果考慮與電性質有關的石墨的電子能帶的構造，石墨從其本質來看是一種半導體，充滿電子的價電子帶被空的導帶和狹窄的禁帶所隔開，當溫度上升時，電子便從價電子帶向導帶移動（被激發），在價電子帶殘留下帶正電荷的空穴，此電子和空穴（此兩者叫做載流子）共同起導電作用。導電能力的大小不僅取決于載流子的數量，而且因載流子運動時的散射情況而有不同。散射的原因是原子的品格振動具有周期性的素亂。這是原子的熱運動所別趣的，所以隨著溫度的上升，電阻亦不斷增加。可是單晶石墨零配件加工，溫度下降，其電阻這簡減少，所以還要考慮它還具有金屬性格的一面，因此還可認為，價電子帶和導帶的一部分互相重疊。這樣能帶的構造形式如圖3-21所示。

磁學的性質對碳的電子論的研究提供了有力的線索。物質的磁化率（x）是表示磁力矩（磁化強度)（M）和磁場強度（H)。如果x為負，該物質即是反磁性體。純粹石墨零配件加工的磁化率的導向性是非常高的：在a向上，x=-21.5×10emu/g；在C向上，x=-0.5x10-“emu/g。a向結晶尺寸的大小對此種反磁化率有很大的影響。許多種碳，在1500℃熱處理溫度下，出現x的急劇增加，在2300℃以上時，達到飽和。這種x值劇增的現象發生在晶體尺寸為（75~150）×0.1nm的范圍內。圖3-22表示熱處理溫度與磁化率的關系。

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