论文部分内容阅读
近年来,国内外学者们对LAMO（其中A代表碱金属元素如Ca,Sr,Ba等）材料的合成和应用等进行了广泛研究,主要着重于该类材料在室温下电磁性能的改善和提高。室温下该类材料对温度的敏感程度通常由温度电阻系数（temperature coefficient of resistance,TCR）和金属-绝缘转变温度（metal-insulator transition temperature,Tp）来衡量,因此如何获得在近室温下高TCR的材料成为这一材料体系研究的焦点。本文结合LaCaMnO3和LaSrMnO3的磁相图在La含量为5/8时更容易使材料的Tp达到室温的特点,选择La含量为5/8的材料体系并采用溶胶-凝胶法制备了不同Sr含量、烧结温度、Ag掺杂量的La0.625(Ca0.375-xSrx)MnO3:Agz多晶陶瓷材料。通过XRD、SEM、XPS、R-T等测试方法对样品的晶体结构、表面形貌、组分、电磁性能进行一系列分析讨论,得到实验结果如下:所有的La5/8(Ca3/8-xSrx)MnO3（x=0,0.03,0.06,0.09和0.12）多晶陶瓷样品都显示为Pnma的单相结构,且在XRD的测试结果中并没有检测到杂峰。随着Sr含量的增加,陶瓷样品的表面的致密性变差,平均晶粒尺寸逐渐减少,且材料的电阻率表现为逐渐减少的趋势,峰值TCR逐渐下降,峰值TCR对应温度（Tk）逐渐增大（与Tp的变化趋势相一致）,材料的峰值磁电阻（MR）呈现出先增大后减少的趋势。当Sr掺杂量为0时,样品的峰值TCR达到最大值为13.8%（Tk为267.43 K）;当Sr掺杂量达到0.09时,样品Tk达到303.26 K（室温范围左右）,其中峰值TCR达到3.7%。当Sr含量为0.03时,材料的峰值MR达到最大值为36.6%（273 K）;此外,烧结温度也会对材料各项性能产生一定的影响,随着烧结温度的增加,所有样品都显示为Pnma的单相正交结构,且样品中几乎没有杂相。陶瓷样品的表面的孔洞逐渐减少,致密性越来越好,平均晶粒尺寸变大,晶体质量改善。样品电阻率表现为逐渐减少的趋势,且Tp点在300.48到314.4 K范围内波动,样品的峰值TCR表现为逐渐增大的趋势,当终烧温度由1000℃增加到1400℃时,样品的峰值TCR从0.45%（Tk为304.13 K）增加到6.5%（Tk为293.70 K）,其中Tk点在293.70到308.19 K范围内变化,其变化趋势与Tp值变化趋势相一致。产生这些变化的原因主要和Sr2+的A位替代作用有关。为了进一步提高材料在室温下的TCR,在1400℃的终烧条件下制备出了La0.625(Ca0.285Sr0.09)MnO3:Agz多晶陶瓷靶材,并研究了Ag掺杂对材料结构、表面形貌以及电磁性能等的影响。随着Ag掺杂量的增加,所有样品都表现为为Pnma的单相结构,样品中没有任何其他的杂相,平均离子半径呈现出了先增大后减少的趋势,且样品电阻率表现为逐渐减少的趋势,Tp变化很小,基本上都控制在室温左右。随着Ag掺杂量的增加,样品的峰值TCR和MR表现为先增加后减少的趋势,当Ag掺杂量为0.3时,样品的峰值TCR达到最大值为10.27%（Tk为289.56K）。当z从0增加到0.4时,材料Tk点在289.56和294.22 K（室温范围左右）之间变化。当Ag掺杂量增加到0.1时,材料的峰值MR增加到15.63%（293.08K）;当Ag掺杂量从0.1增加到0.3时,材料的峰值MR降低到9.89%（297.67K）。产生这些变化的原因主要与Ag掺杂量有关,Ag掺杂量较低时,银的掺入导致了A位离子的替代,改善材料的电输运性能。当银掺杂量较高时,银的替代效应受到限制,形貌缺陷增加,对其电磁性能产生负面影响。此外还研究了烧结温度对La0.625(Ca0.285Sr0.09)MnO3:Ag0.3多晶陶瓷靶材的影响,由于Ag易在高温挥发,所以在不同烧结温度下的样品中Ag含量不一定相同,所以需要对材料进行一系列的测试,并且得到了烧结温度对材料各项性能的影响占主导因素的结果。