İletken seramikler, yapılarındaki değişiklikler nedeniyle elektrik iletkenleri olarak hizmet eden gelişmiş endüstriyel malzemeler.
Seramik malzemelerin iyi bilinen fiziksel özelliklerine ek olarak - sertlik, basınç dayanımı, kırılganlık - elektrik direncinin özelliği vardır. Seramiklerin çoğu elektrik akımının akışına direnir ve bu nedenle porselen gibi seramik malzemeler geleneksel olarak elektrik izolatörleri haline getirilir. Bununla birlikte, bazı seramikler mükemmel elektrik iletkenleridir. Bu iletkenlerin çoğu, tozlardan ürünlere imalatları üzerinde hassas kontrol yoluyla özellikleri değiştirilen gelişmiş seramikler, modern malzemelerdir. İleri seramiklerin özellikleri ve üretimi, ileri seramik makalesinde açıklanmaktadır. Bu makale, birkaç elektriksel olarak iletken ileri seramiklerin özellikleri ve uygulamaları hakkında bir anket sunmaktadır.
Çoğu seramikte özdirenç nedenleri, seramik bileşimi ve özellikleri makalesinde açıklanmaktadır. Bu makalenin amaçları doğrultusunda, seramiklerde iletkenliğin kökenleri kısaca açıklanabilir. Seramiklerde elektrik iletkenliği, çoğu malzemede olduğu gibi, iki tiptir: elektronik ve iyonik. Elektronik iletim, serbest elektronların bir malzemeden geçişidir. Seramiklerde atomları bir arada tutan iyonik bağlar serbest elektronlara izin vermez. Bununla birlikte, bazı durumlarda, farklı değerlikteki safsızlıklar (yani, farklı sayıda bağlayıcı elektrona sahip olan) malzemeye dahil edilebilir ve bu safsızlıklar, elektronların verici ya da alıcıları olarak işlev görebilir. Diğer durumlarda, geçiş değerli metaller veya değişen değerlerde nadir toprak elementleri dahil edilebilir; bu safsızlıklar, polaronlar için merkezler olarak hareket edebilir - atomdan atoma geçerken küçük lokal polarizasyon bölgeleri oluşturan elektron türleri. Elektronik iletken seramikler direnç, elektrot ve ısıtma elemanı olarak kullanılır.
İyonik iletim, iyonların (pozitif veya negatif yüklü atomlar) kristal kafes içindeki boş denilen nokta kusurları yoluyla bir bölgeden diğerine geçişini içerir. Normal ortam sıcaklıklarında, atomlar nispeten düşük enerji durumlarında oldukları için çok az iyon atlaması gerçekleşir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda boş pozisyonlar mobil hale gelir ve bazı seramikler hızlı iyonik iletim olarak bilinen şeyi sergiler. Bu seramikler özellikle gaz sensörleri, yakıt hücreleri ve bataryalarda faydalıdır.
Kalın film ve ince film dirençler ve elektrotlar
Semimetalik seramik iletkenler, süper iletken seramikler dışındaki tüm iletkenliklerde en yüksek iletkenliğe sahiptir (aşağıda açıklanmıştır). Yarı metalik seramik örnekleri kurşun oksit oksit (PbO), rutenyum oksit (Ruo olan 2), bizmut ruthenate (Bi 2 Ru 2 O 7), ve bizmut iridate (İki 2 ir 2 O 7). Metaller gibi, bu malzemeler örtüşen elektron enerji bantlarına sahiptir ve bu nedenle mükemmel elektronik iletkenlerdir. Kalın film mikro devrelere serigrafi dirençleri için “mürekkep” olarak kullanılırlar. Mürekkepler, elek baskı için gerekli akış özelliklerini veren uygun organikler içinde dağılmış toz haline getirilmiş iletken ve sır parçacıklarıdır. Pişirirken, sırlar kaynaşırken organikler yanar. İletken parçacıkların miktarını değiştirerek, kalın filmlerin direncinde geniş varyasyonlar üretmek mümkündür.
(De indiyum oksit karışımları dayalı Seramik 2 O 3) ve kalay oksit (SnO 2) indiyum kalay oksit (İTO) birer unvandır seçkin elektronik iletken olarak elektronik sanayiinde değinilmektedir ve bunlar optik olarak transparan olması ve ilave bir yönü vardır,. İletkenlik ve şeffaflık, büyük bir bant boşluğunun kombinasyonundan ve yeterli elektron donörlerinin dahil edilmesinden kaynaklanır. Dolayısıyla hem elektronik iletkenliği hem de optik iletimi en üst düzeye çıkarmak için optimal bir elektron konsantrasyonu vardır. ITO, güneş pilleri ve dizüstü bilgisayar ekranlarında kullanılanlar gibi sıvı kristal ekranlar için ince şeffaf elektrotlar olarak geniş bir uygulama alanı görmektedir. ITO ayrıca entegre devrelerde ince film direnci olarak kullanılır. Bu uygulamalar için standart ince film biriktirme ve fotolitografik tekniklerle uygulanır.
