CeO_2掺杂引起SnO_2压敏电阻的晶粒尺寸效应

研究了掺CeO2对SnO2Co2O3Ta2O5压敏电阻器性能的影响。研究发现:随着x(CeO2)从0增加到1%,压敏电压从190 V/mm增加到205 V/mm,相对介电常数从3 317减小到2 243,晶粒平均尺寸从12.16 mm减小到6.23 mm,在晶界上的Ce4+阻碍了SnO2晶粒的生长。为了解释样品电学非线性性质的起源,笔者提出了SnO2Co2O3Ta2O5CeO2晶界缺陷势垒模型。同时,对该压敏电阻器进行了等效电路分析,试验测量与等效电路分析结果相符。     

高性能铌酸钾钠无铅压电陶瓷研制

用常规氧化物固溶方法制备了无铅压电铌酸盐((Na0.5K0.5)1-xLixSbyNb1-yO3)陶瓷。实验结果表明,Li+和Sb5+的引入提高了陶瓷的压电性能。在一定配比范围内(Li和Sb在10%摩尔分数以内),材料为斜方、四方相共存的钙钛矿结构,材料的压电常数d33在270 pC/N以上,机电耦合系数kp、kt、k33分别达到49×10–2、43×10–2、64×10–2。介质损耗tgδ小于2.0×10_2,居里温度tC高达375℃。     

(Cd,Co,Nb)掺杂的SnO2压敏材料的电学性质

研究了Cd对(Co，Nb)掺杂SnO2压敏材料电学性质的影响。组分为97．65％SnO2 O．75％Co2O3 0．10％Nb2O5 1．50％CdO的压敏电阻具有最大非线性系数(a=22．2)和最高的势垒(ψB=0．761eV)．当CdO的摩尔分数从0增加到3％时，(Co，Nb)掺杂SnO2压敏电阻的击穿电压从366V／mm增大到556V／mm，1kHz时的相对介电常数从1429减小到1108。晶界势垒高度测量揭示，SnO2的晶粒尺寸的减小是击穿电压增高和介电常数减小的主要原因。对Cd掺杂量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解释。     

钠过量对铌酸钾钠基陶瓷结构及性能的影响

用常规氧化物固溶法制备了(Na0.520+xK0.480)0.915Li0.085NbO3(x=0～0.025)无铅压电陶瓷,研究了过量Na的掺杂量对其烧结温度、微观结构及压电性能的影响。结果表明,过量Na掺杂在烧结过程中促进液相的产生,导致样品烧结温度显著降低。室温下样品均为四方结构。随x的增加,样品的斜方-四方相变温度tO-T趋向低温。当x从0.010增大到0.025时,Qm从131提高到238,tanδ和d33分别从0.034和125pC/N下降至0.012和105pC/N,表明过量Na实际上起到了"硬性掺杂"的作用。     

MgSiO_3掺杂对ZnO压敏电阻器电学性质的影响

采用传统陶瓷工艺制备了MgSiO3掺杂的防雷用ZnO压敏电阻。实验发现,掺杂0.04%的MgSiO3(物质的量)能显著提高其电流–电压非线性、通流能力和电压梯度E1.0,且能降低样品的漏电流IL以及残压比V40kA/V1mA。其非线性系数α和压敏电压梯度分别高达120,180V/mm,样品正反面各五次通流40kA、8/20μs波后,残压比和压敏电压变化率?V1mA/V1mA分别仅为2.56和–2.9%,且漏电流变化很小。对样品的微观结构分析显示,其电学性能的提高和晶粒的均匀程度有关。     

CuO掺杂的(Na_(0.66)K_(0.34))NbO_3无铅压电陶瓷性能研究

采用传统工艺制备了CuO掺杂的无铅压电陶瓷(Na0.66K0.34)NbO3,研究了CuO掺杂对其压电、介电、铁电等性质的影响。实验结果显示,CuO掺杂促进了晶粒生长,降低了样品的烧结温度,适量掺杂能够显著提高陶瓷样品的密度。当掺杂量为0.5%(摩尔分数)时,样品的密度为4.26g/cm3,品质因子Qm提高到400,介电损耗tanδ降低至0.8%。实验结果还显示,CuO掺杂使得陶瓷变硬,起到硬性添加剂的作用。随着CuO掺杂量的增加,样品的居里点(TC)、正交-四方相变温度(TT-O)、压电常数d33以及机电耦合系数kp均明显降低,而矫顽场显著增加。对于不掺杂的(Na0.66K0.34)NbO3陶瓷,其d33高达107pC/N,该陶瓷优异的压电性能表明,除了具有准同型相界结构的(Na0.5K0.5)NbO3外,(Na0.66K0.34)NbO3也是一种具有研究潜力的无铅压电陶瓷组分。     

Zr掺杂的SnO_2瓷的压敏和介电性质

目前电子陶瓷工艺普遍采用ZrO2球作为磨介。为了弄清ZrO2球磨损对压敏瓷性能的作用,系统研究了ZrO2对(Co,Nb)掺杂SnO2瓷的压敏和介电性质的影响。当ZrO2的含量(摩尔分数)从0.00增加到1.00%时,(Co,Nb)掺杂的SnO2压敏电阻的击穿电压从345 V/mm增大到485 V/mm,1 kHz时的相对介电常数从1 590减小到1 120。晶界势垒高度测量表明:在实验范围内,Zr的含量对势垒高度的影响较小。SnO2的晶粒尺寸的迅速减小是击穿电压增高和介电常数迅速减小的主要原因。对Zr掺杂量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解释。     

(Ba,Co,Nb)掺杂SnO2压敏材料电学非线性的研究

通过对样品的伏安特性，晶界势垒的测量和分析，研究了BaCO3对新型(Co，Nb)掺杂SnO2压敏材料微观结构和电学性质的影响。晶界势垒高度测量表明，SnO2晶粒尺寸的迅速减小是压敏电压急剧增高的原因。对Ba含量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解释。掺杂x(BaCO3)=0．4％的SnO2压敏电阻击穿电压为最小(140V／mm)；掺杂x(BaCO3)-0．8％的SnO2压敏电阻具有最高非线性系数(α=19．6)，最高的势垒电压(ψB=1．28eV)。     

对氧化铟掺杂SnCoNb压敏电阻性能的研究

通过实验对三氧化二铟掺杂的SnO2·Co2O3·Nb2O5压敏电阻的性能进行了研究。所用样品是在1350℃下烧结1h而制成的。实验发现所有样品都具有很高的致密度(相对密度不小于97.6%),这主要是由于Co2O3影响陶瓷的烧结过程造成的。当In2O3掺杂量为0.05mol%时,压敏电阻具有最高的非线性系数(α=19.3)。随着In2O3掺杂量的从0.00mol%增加至0.10mol%,非线性电场强度从213V/mm增加至815V/mm,而平均晶粒尺寸从6.6μm减小至4.9μm,非线性电场的增加与平均晶粒尺寸的减小密切相关;样品的相对介电常数也从2307减小至153,这归因于平均晶粒尺寸与势垒厚度比的减小。     

掺杂(Co,Nb,Pr)的SnO2介电与压敏性质

研究了（Co,Nb,Pr)掺杂的SnO2材料介电和压敏性质。当Pr6O11的量分数从0％增加到0.1%时，SnO2压敏电阻的相对介电常数从670降到280，击穿电压从827V/mm猛增到2150V/mm。微观结构分析发现：当Pr6O11的量分数从0％增加到0.1%时，SnO2的晶粒尺寸由4.50μm迅速减小到1.76μm。晶界势垒高度测量揭示SnO2的晶粒尺寸迅速减小是介电常数迅速减小及击穿电压急剧增高的原因。对Pr增加引起SnO2晶粒减小的根源也进行了解释。