氧空位及電性
空位的概念是固體結構化學或材料學中的,指的是晶格格位無應有原子之結構;空穴的概念是固體及半導體物理中的,指的是一電子相對應的帶正電荷的載流子。在一定的外界處理條件下,導致晶體中氧缺失,形成氧空位。由於在氧化物中相對於氧,其他元素的電負性一般小於氧,所以當失去氧時,相當於取走一個氧原子加上兩個帶正電的電子-空穴,如果這兩個電子-空穴被束縛在氧空位上,說明氧空位一般帶正電。
另外也可以這樣認為,當O失去形成空位時,留下兩個電子,如果這兩個電子是自由的,不在原來氧的位置,則該位置在相應的結構環境中,將顯示正電性;如果所形成的空位在該環境中能吸引自由電子且能束縛電子,但是考慮到兩個電子在一起是相互排斥的,所以這個空位只能束縛一個電子,總的結果仍舊是氧空位束縛一個單位的負電荷,顯示正電性。
氧化鋯陶瓷中的氧空位
氧化鋯存在三種穩定的結構形式:單斜相、立方相和四方相。純氧化鋯的單斜相到1170℃是穩定的,超過這一溫度轉變成四方相,然後在2370℃轉變成立方相,直到2680℃時發生熔化。立方結構的氧化鋯,每一個鋯離子與8個等距離的氧離子配位,形成Zr-O結構;四方結構中,也是Zr-O配位,只是鋯氧距離不同;單斜結構則不相同,其鋯氧為Zr-O配位;因此,純氧化鋯由四方到單斜的相轉變過程中,必然經過配位的轉變。室溫下,純氧化鋯只能以單斜形式存在 。