材料的导电率与其电子结构密切相关。在晶体中,电子按能级排列,原子间的共价键或者离子键会产生一些能带。材料中电子的价带、导带、能隙大小和形态都会影响导电性能。如果材料的导带位置越靠近价带,那么这种材料的导电率就越高。例如,金属的导电性就非常好,因为它们的价带和导带之间不存在较大的能隙。
此外,材料中的杂质也会影响导电性能。强电子亲和力的杂质可以在材料中接受电子而减弱导电性能,而弱电子亲和力的杂质则可以提供更多自由电子,增强导电性能。
材料的晶格构型对导电性能也有影响。在同种晶体材料中,晶格构型不同,导电能力也会不同。例如,不同的金属晶体中,导电率的顺序会因晶格构型不同而有所不同。
此外,不同材料的晶格构型会影响电荷载流子的流动方向和速度。晶格稳定性好的材料,导电性更好。
材料的温度也对导电性能有很大影响。材料温度升高,电子的热运动加剧,可以带来更多的自由电子,材料的导电率也就越高。
然而,随着温度升高,材料晶格的振动和变形也会增加,晶格缺陷增加,对导电性能的影响也逐渐增大。同时,一些半导体在温度升高时会失去控制电子,导电性能也会因此受到影响。
外加电场可以改变材料电子结构,进而影响导电性能。在电场作用下,材料中电子的分布会发生变化,利用材料自身的本征电场和外加电子作用,可以实现材料的导电性能的调控。例如,ZnO材料在外加电场的作用下,可以实现具有更高导电性能和更明显的光致发光性质。