题目
固体材料的导电性可以通过掺杂来改变,这是因为掺杂可以:A. 改变晶体结构B. 引入新的能级C. 增加晶体缺陷D. 改变原子间距
固体材料的导电性可以通过掺杂来改变,这是因为掺杂可以:
A. 改变晶体结构
B. 引入新的能级
C. 增加晶体缺陷
D. 改变原子间距
题目解答
答案
B. 引入新的能级
解析
本题考查固体材料导电性与掺杂的关系,解题的关键在于理解掺杂对固体材料内部电子结构的影响,从而改变其导电性。
对各选项的分析
- A选项:掺杂通常不会改变晶体的基本结构。晶体结构主要由原子的种类、排列方式和化学键等因素决定,掺杂只是在原有的晶体结构中引入少量杂质原子,一般不会从根本上改变晶体的整体结构。所以A选项错误。
- B选项:当向固体材料中掺杂时,杂质原子会在材料的禁带中引入新的能级。以半导体为例,在本征半导体中,价带和导带之间存在较宽的禁带,电子很难从价带跃迁到导带,导电性较差。当掺入施主杂质(如在硅中掺入磷)时,施主杂质会在禁带靠近导带处引入一个新的能级,这个能级上的电子很容易跃迁到导带,从而增加了导带中的电子浓度,提高了材料的导电性;当掺入受主杂质(如在硅中掺入硼)时,受主杂质会在禁带靠近价带处引入一个新的能级,价带中的电子容易跃迁到这个能级,从而在价带中产生空穴,也增加了材料的导电性。所以掺杂引入新的能级是改变固体材料导电性的主要原因,B选项正确。
- C选项:虽然掺杂可能会在一定程度上增加晶体缺陷,但晶体缺陷并不是改变导电性的主要因素。晶体缺陷的种类和数量对导电性的影响比较复杂,而且不是所有的掺杂都会显著增加晶体缺陷,并且即使有晶体缺陷,也不一定能直接导致导电性的明显改变。所以C选项错误。
- D选项:掺杂对原子间距的影响非常小,几乎可以忽略不计。原子间距主要由原子间的相互作用力和晶体结构决定,掺杂引入的少量杂质原子不会对原子间距产生实质性的改变,也就不会通过改变原子间距来显著影响材料的导电性。所以D选项错误。