不同施主掺杂对BaTiO_3-Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-CaTiO_3陶瓷电学性能的影响

以BaCO_3,Na_2CO_3,TiO_2,Bi_2O_3,Y_2O_3,Nb_2O_5,La_2O_3为原材料,在氩气气氛中采取固相反应法合成新型高温无铅(95-x)mol%BaTiO_3-xmol%Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-5mol%CaTiO_3((95-x)BT-x BNT-5CT,x=8,15)PTCR(Positive Temperature Coefficient of Resistance)陶瓷。研究不同施主(La,Y,Nb)掺杂对高温无铅(95-x)BT-x BNT-5CT材料的PTCR电学性能的影响。实验结果表明不同施主掺杂的BT-BNT-CT样品都有明显的正温度系数电阻效应,即PTC效应,其中Y和Nb掺杂的样品的整体性能最好。同时还研究了BNT含量分别为8%和15%对材料电学性能和居里温度的影响,实验结果得出,BNT的含量越高,材料的居里温度越高,但材料的半导化越困难。     

掺杂对BaTiO3基PTC陶瓷材料性能的影响

概述了BaTiO3基PTC陶瓷半导化的掺杂种类和机理,综述了掺杂物的添加量和加入方式对BaTiO3基PTC陶瓷材料性能的影响,并展望了其发展趋势。通常BaTiO3陶瓷的电阻率在开始时都随施主掺杂浓度的增加而降低,当施主掺杂浓度达到某一值时,电阻率降至最低,而后随着施主掺杂浓度的提高,电阻率则迅速上升。随着受主掺杂含量的增加,材料的室温电阻率和升阻比逐渐增大,PTC性能逐步提高,当含量超过某一值时,升阻比又呈降低趋势,PTC效应有所降低,室温电阻率依然增大。由于各掺杂物的优缺点不同,近几年研究发现,双施主掺杂和施受主共掺能够很好的改善材料的性能。     

空气烧成SrTiO_3边界层电容器的研究

研究了施主掺杂量,烧成后的冷却条件、氧化温度对SrTiO_3半导化的影响。施主添加量和高温烧结后冷却时的边界氧化是获得良好性能的边界层电容器的两个关键因素。实验结果指出,0.5mol％的Nb_2O_5添加量为最佳值。急冷至室温可防止边界氧化。在空气中烧成并急冷至室温的样品,涂复扩散受主杂质,能获得ε_(eff)为30000,绝缘电阻率大于10~(11)Ω·cm的边界层电容器。     

低温烧结SrTiO3陶瓷晶界层电容器材料的掺杂分析

借助于晶格常数的精确测定、透射电子显微镜及其电子衍射和X射线能谱分析,结合材料性能,对还原气氛中低温一次烧结的srTiO_2陶瓷晶界层电容器材料的掺杂状况进行了分析。结果表明Li~+不能进入srTiO_2晶格的填隙位置形成施主。在Nb_2O_5和Li_2O同时存在的情况下,也没有产生施主-受主相互补偿进入晶格的现象,而是Nb_2O_5进入晶格起施主作用使晶粒半导化,Ll_2O偏析在晶界上,与聚集在晶界上的SZO_2一起形成活性液相,促进烧结的进行,并形成复杂的锂硅酸盐化合物产生绝缘性的晶界,从而形成晶界层电容器的显微结构,这是能够在低温下一次烧成SrTiO_2陶瓷晶界层电容器材料的根本原因。     

TiO2压敏陶瓷的研究

本文研究了Nb2O5和Sb2O3施主掺杂对TiO2瓷的半导化和电客一压敏复合功能特性的影响。施主掺杂的最佳量是0．5mol％。结果表明，Nb2O5掺染能较大的降低TiO2瓷的电阻率和提高其介吃常数。掺杂Nb2O5或Sb2O3的TiO2瓷，均呈现优升的吃工一屯流的非域性失系，具有较低的初始电压，低的泄漏屯流和校大的非线性系数。     

施主掺杂多晶（Sr,Ba）TiO3微观结构和介电性能的研究

系统地研究了施主掺杂对多晶ＳｒＴｉＯ３（Ｓｒ，Ｂａ）ＴｉＯ３微观结构和介电性能的影响。ＳＥＭ观察表明：掺杂不同施主，对多晶ＳｒＴｉＯ３晶粒生长起着不同的作用。施主掺杂量影响多晶ＳｒＴｉＯ３，（Ｓｒ，Ｂａ）ＴｉＯ３晶粒的半导化程度及试样介电特性。     

施主半导化BaTiO3PTC陶瓷耐压性能研究

通过工艺实验,性能测试和微观结构分析,研究了施主掺杂半导化BaTiO_3陶瓷的耐压性能。结果表明,该陶瓷耐压性能不仅与PTC效应,压阻效应有关,还与显微组织结构中存在的玻璃相有关。调整Al_2O_3、SiO_2烧结添加剂比例,在显微组织结构中形成莫来石微晶体的试片,具有良好的耐压性能。依据热平衡原理,建立了PTC陶瓷耐压方程,该方程表征了耐压性能与各影响因素之间的相互关系。本文用该方程对一些实验现象进行了讨论。     

低温烧结SrTiO_3陶瓷晶界层电容器材料的研究

研究了施主杂质Nb_2O_5,碱金属氧化物添加物Li_2O和烧成温度对低温一次烧成SrTiO_3陶瓷晶界层电容器介电性能和显微结构的影响。结果表明。Li_2O的加入量对液相烧结的进行和晶粒的生长有很大影响。具有一定特性的液相还能作为氧在晶界上迁移的通道,而有利于氧的挥发,促进晶粒的半导化,Nb_2O_5含量为0.1mol％左右时就能具有良好的效果。在液相特性不能满足晶粒生长要求的情况下,Nb_2O_5含量显著影响着晶粒的半导化程度。添加过多的Nb_2O_5会阻碍晶粒的生长。烧结温度对晶粒生长和材料的介电常数也有明显的影响,适当提高烧结温度能提高材料的介电常数。     

BaO过量的钛酸钡中施主Sb的取代位置

Sb仅在低浓度掺杂时,才能使BaTiO_3半导化。对该现象的解释,先需弄清楚Sb在BaTiO_3晶格中的位置。本文运用缺陷化学理论,分析了Sb掺杂BaTiO_3电导率和氧分压之间的关系,提出BaO过量时,Sb位于BaTiO_3晶格中的Ti位,形成电子补偿,导致BaTiO_3半导化的机理。     

掺Al_2O_3的ZnO压敏电阻的电性能和缺陷模型

研究了Al_2O_3掺杂对ZnO压敏电阻电性能的影响。对掺Al_2O_3的ZnO压敏电阻的缺陷模型进行了分析,结合缺陷分析和压敏电阻非线性导电模型讨论了Al_2O_3施主型添加剂的作用。     

提高Nasicon湿敏元件的感湿灵敏度

采用MgO和Y_2O_3掺杂,磷酸二氢铵作发泡剂,使Nasicon湿敏元件的感湿灵敏度从2.0提高到4.O左右.实验结果证实了Nasicon材料半导化的设想.测定了Nasicon湿敏元件的气孔分布,对材料显微结构进行了讨论.     

用正电子湮没谱研究半导化掺杂的ZnO压敏陶瓷

用正电子湮没技术研究了半导化掺杂的ZnO压敏陶瓷,发现在配方配方ZnO-Bi2O3-TiO2-Co2O3-MnO2中掺杂半导化添加剂Z、ZN、ZCr和ZT后,商谱谱峰依次降低;正电子寿命依次增加。其中掺杂ZT的样品三电性能参数比较理想,分别为E1mA=17V/mm,α=18,IL=37。     

TiO2陶瓷的复合功能特性

本文研究了Ｎｂ２Ｏ５和Ｓｂ２Ｏ３施主掺杂对ＴｉＯ２瓷的半导化和电容－压敏复合功能特性的影响，施主掺杂的最佳量是０．５ｍｏｌ％。结果表明，Ｎｂ２Ｏ５掺杂能较大的降低ＴｉＯ２瓷的电阻率和提高其介电常数。掺杂Ｎｂ２Ｏ５和Ｓｂ２Ｏ３的ＴｉＯ２瓷，均呈现优异的电压－电流的非线性关系，具有较低的初始电压，低的泄漏电流和较大和非线性系数。     

空气中一次烧成Ln2O3掺杂SrTiO3GBBLC的研究

本文采用空气中一次高温还原烧成、快冷至中温氧化新工艺,系统地研究了稀土氧化物Ln_2O_3(Ln—La、Sm、Dy)掺杂对SrTiO_3半导瓷晶界阻挡层电容器(简称GBBLC)结构和性能的影响。获得了介电常数ε≥50000、介质损耗tgδ≤0.010、绝缘电阻率ρ≥10~(10)Ω·cm、介电常数温度系数(-25℃—85℃)α=±(10—12)％的La_2O_3掺杂SrTiO_3GBBLC_o其综合性能、稳定性、重复性好。实验结果表明:不同种类的La_2为_3掺杂对SrTiO_3显微结构和性能有很大彤响。提出了不同掺杂量时,Ln_2O_3掺杂SrTiO_2的晶粒缺陷机制。用XRD测定了Ln_2O_3掺杂SrTiO3的晶胞常数,SEM分析显示:Dy_2O_3、Sm_2O_3掺杂比La_2O_3掺杂的SrTiO_3晶粒生长缓慢,且Sm_2O_3掺杂的SrTiO_3晶粒生长呈取向分布。研究了非化学计量比对稀土氧化物掺杂SrTiO_2GBBLC的影响:探讨了烧成制度对性能的影响。     

掺杂物对SrTiO_3基半导瓷晶界层电容器影响的研究

选择La_2O_3、V_2O_5掺杂SrTiO_3、控制合适的Ti/Sr比、添加适量CuO和AS以及调节最佳工艺参数,系统地研究了它们对SrTiO_3试样的还原烧结行为、显微结构和介电性能的影响。实验结果表明:V_2O_5作为施主掺杂物能较大幅度地降低SrTiO_3的还原烧结温度;三价离子掺杂大于五价离子掺杂所需的Ti/Sr比;添加适量的CuO、AS能形成厚度适当的高阻绝缘晶界层。通过实验,我们获得了1300℃还原烧成温度下综合性能佳、复现性好的V_2O_5掺杂SrTiO_3 GBBLC。     

n—型SrTiO_3半导瓷的压敏特性

采用一次烧成法研制成了具有压敏特性的n—型SrTiO_3晶界层电容器。n—型SrTiO_3半导瓷的压敏特性起因于氧化保温阶段晶粒表面的吸附氧、锶空位V_(sr)”(或V_(sr)')及掺杂的受主体Cu~+对Sr~(2+)位的不等价取代所组成的晶界内过剩负电荷。讨论了La_2O_3/CuO在0.5～2.5、氧化保温时间τO_2在10至25分钟时对SrTiO_3半导瓷的非线性系数a和V_(1mA/mm)的影响。     

掺杂对钛酸锶压敏陶瓷性能的影响

研究了施主掺杂和受主掺杂对SrTiO3压敏陶瓷材料微观结构和电性能的作用。研究结果表明，La、Nb进行双施主掺杂时按一定比例能获得较低的压敏电压；以La进行单施主掺杂，含量为1．2mol％时，压敏电压最低。双施主掺杂的压敏电压要高于单施主的电压。以CuO进行受主掺杂的效果要好于以MnCO3进行受主掺杂的效果。     

提高BaTiO_3半导体陶瓷的PTCR效应的研究

本文通过掺杂(施主)Sb_2O_3的钛酸钡热敏电阻,在调整添加剂及工艺制度的基础上,测定了Sb_2O_3含量对室温电阻率的影响。摸索了烧成和原料组成对PTCR效应的影响,并通过SEM对典型试样的显微结构的观察和分析,提出了优质PTC材料应具有的理想化结构。     

添加剂对SrTiO3基复合功能陶瓷材料性能的影响

研究了Y2O3、MnCO3、H3BO3和CaCO3添加剂对SrTiO3基复合功能陶瓷材料性能的影响。结果表明,施主Y∧3 的掺杂可促进SrTiO3材料的半导化,通过显微结构观察,当Y含量为1.2%摩尔分数时晶粒最大且较匀致,故Y2O3掺杂量佳为1.2%摩尔分数,受主Mn∧2 倾向于晶界处偏析,有助于形成材料的晶界势垒,提高材料的压敏非线性系数,降低漏电流LL,MnCO3掺杂以0.12%摩尔分数最佳。由于H3BO3具有降低烧结温度,拓宽烧成温度范围,在较低温度时产生液相,使晶粒生长充分、匀致,但产生液相过量又会制约晶粒生长。H3BO3掺杂以1%摩尔分娄为宜。少量的CaCO3有助熔作用,而CaCO3本身又具有晶粒细化作用,过量的CaCO3还使晶粒粗大,通过显微结构观察得到证实,CaCO3掺杂以0.05%摩尔分数为宜。     

双施主掺杂对PTC陶瓷性能的影响

为了提高PTC陶瓷整体性能,本文用正交法对高温PTC进行了双施主Nb2O5和La2O3掺杂配比的实验,优选了配方,其中La2O3的摩尔分数应该控制在0.0006～0.0008之间,Nb2O5控制在0.0005～0.0007之间较好。同时研究了双施主掺杂与单施主掺杂分别对高居里点PTC陶瓷性能的影响。