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半导体敏感陶瓷是当今世界迅速发展的一项高新技术领域。NTC(负温度系数)热敏陶瓷的电阻率随温度升高而呈指数关系降低,被广泛应用在温度测量、温度控制以及温度补偿等领域。BaSnO3中因存在大量的氧空位,易成为N型半导体陶瓷。由于烧结温度高,很难制备出结构致密、晶粒生长良好的BaSnO3陶瓷。正因为如此,关于BaSnO3陶瓷的制备及其应用开发方面的研究,国内外都报导很少。 本文以BaCO3和SnO2为原料,采用传统固相反应法制备了BaSnO3陶瓷,研究了施主掺杂对BaSnO3陶瓷微观组织结构和电性能的影响。在此基础上对BaSnO3/BaBiO3复相材料的相结构、断面形貌以及电性能进行了研究。主要结果如下: (1)用固相法制备了BaSnO3陶瓷,XRD图谱显示其具有高纯度的BaSnO3主晶相。SEM分析表明其具有优良的陶瓷结构特征:晶粒的生长情况良好,结构致密,晶界清晰。 (2)系统研究了掺杂Sb2O3和La2O3对BaSnO3陶瓷材料的显微结构和电性能的影响规律,结论如下:Sb2O3和La2O3作为施主掺杂剂的作用相似,随着掺杂量的增加,BaSnO3陶瓷的晶格参数和晶胞体积逐渐减小,而室温电阻率和B25/85值呈现先减小后增大的趋势。 (3)分析了BaSnO3半导瓷的导电机理:晶粒因含有大量氧空位及施主杂质替代而呈N型半导化;由双肖特基势垒模型说明晶界势垒是在烧结过程中外界氧溶入晶界处形成受主界面态而产生的,导带电子由于热激发越过晶界势垒而导电。 (4)研究了BaSnO3/BaBiO3复相材料的组成、显微组织和电性能。研究结果表明,实验样品均在较宽的温度范围内显示了良好的NTC特性。样品的平均晶粒尺寸随着材料中BaBiO3含量的增加而增大。随着材料中BaBiO3含量的增加,样品的室温电阻率和B25/85值减小。研究了Sb2O3和La2O3掺杂对BaSnO3/BaBiO3复相NTC陶瓷的显微结构及电性能的影响规律。Sb2O3和La2O3对材料电性能影响相似,随着掺杂量的增加,室温电阻率先减小至最低值然后增大。