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WO_3基功能陶瓷高价氧化物掺杂的研究

作　者: 张黎明
导　师: 王豫
学　校: 西南交通大学
专　业: 材料学
关键词: 三氧化钨压敏电阻高价氧化物微结构相结构非线性系数肖特基势垒负阻现象
分类号: TQ174.756
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

三氧化钨（WO₃）是一种具有广泛应用前景的功能材料，在诸如电致变色、有毒气体探测和光化学催化等方面已得到较系统的研究。近年来，人们逐步认识到WO₃陶瓷的非线性电学性质。由于WO₃的介电常数高，因此可以在微电子学领域中得到应用。但是，与其它的变阻器材料相比，对WO₃陶瓷的研究还远远不够，很多电学性质用现有的非线性理论不能完全解释。因此通过对钨基氧化物掺杂改善功能陶瓷电学性质，并对相关的物理机理进行分析研究，具有重要的科学意义和应用价值。本文从制备高价氧化物和碱金属化合物掺杂的WO₃多晶陶瓷样品出发，以其非线性电学性质为主要研究内容，试图进一步深入了解WO₃功能材料的电性质。1)采用一般的电子陶瓷制备工艺，制备了高价掺杂的WO₃基复合陶瓷，研究了不同高价氧化物掺杂对样品的电学行为的影响，并分析了相应样品的微观结构、相结构、非线性等电学性质。主要结论有：（1）高价氧化物掺杂对WO₃晶粒的影响。V₂O₅、Nb₂O₅、Ta₂O₅掺杂WO₃均抑制了WO₃晶粒的生长，（2）高价氧化物掺杂能抑制了三斜相WO₃的生成，使WO₃单相化，提高了WO₃陶瓷在高电场下的电学稳定性，这对WO₃陶瓷作为压敏电阻是十分有利的。（3）高价氧化物掺杂对于提高WO₃陶瓷的非线性系数的作用不大。非线性系数基本上在1～3之间。（4）当WO₃陶瓷中Ta₂O₅掺杂量为5％的时候，样品的伏安特性出现了负阻现象。2)研究了高价和低价氧化物混合掺杂的三氧化钨陶瓷的电学性质。实验结果表明，五价金属氧化物和碱金属氧化物共同掺杂的WO₃陶瓷具有较高的致密性和较大的非线性系数，而且电学性能稳定，没有出现负阻现象。3)研究了两种高价氧化物（V₂O₅，Ta₂O₅）混合掺杂WO₃陶瓷的显微形貌、相结构、Ⅰ-Ⅴ特性、阻抗谱。用电子陶瓷工艺制备了（V₂O₅，Ta₂O₅）双掺杂的WO₃电子陶瓷。研究了（V₂O₅，Ta₂O₅）双掺杂对WO₃陶瓷的微观结构与电学行为的影响。X射线衍射结果表明，（V₂O₅，Ta₂O₅）掺杂WO₃能明显的抑制三斜相的形成，使WO₃陶瓷单相化。Ⅰ-Ⅴ特性测试表明，掺杂V₂O₅和Ta₂O₅后，陶瓷的压敏电压明显增大，非线性系数显著减小。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-31
  1.1 功能陶瓷及应用  9
  1.2 压敏电阻器  9-19
  1.3 三氧化钨基本物理、化学性质及应用前景  19-28
  1.4 本文的研究背景和意义  28-30
  1.5 本文的工作  30-31
2 样品制备及实验方法  31-35
  2.1 多晶陶瓷样品的制备  31-33
  2.2 样品显微结构测试  33-34
  2.3 样品电学性能测试  34-35
3 V_2O_5掺杂的三氧化钨陶瓷的电学性质  35-40
  3.1 显微结构  35-36
  3.2 相结构  36-37
  3.3 电学性能  37-39
  3.4 本章小结  39-40
4 Nb_2O_5掺杂的三氧化钨陶瓷的电学性质  40-44
  4.1 显微结构  40-42
  4.2 相结构  42
  4.3 电学性能  42-43
  4.4 本章小结  43-44
5 Ta_2O_5掺杂的三氧化钨陶瓷的电学性质  44-48
  5.1 显微结构  44-45
  5.2 相结构  45-46
  5.3 电学性能  46-47
  5.4 本章小结  47-48
6 高价和低价氧化物混合掺杂的三氧化钨陶瓷的电学性质  48-51
  6.1 Nb_2O_5和Li_2CO_3混合掺杂WO_3陶瓷的电学性质  48-49
  6.2 Ta_2O_5和Li_2CO_3混合掺杂WO_3陶瓷的电学性质  49-50
  6.3 本章小结  50-51
7 两种高价氧化物(V_2O_5,Ta_2O_5)混合掺杂WO_3陶瓷  51-56
  7.1 显微结构  51-52
  7.2 相结构  52-53
  7.3 电学性能  53-54
  7.4 阻抗谱  54-55
  7.5 本章小结  55-56
8 全文总结  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-64
附录攻读学位期间发表论文情况  64

WO_3基功能陶瓷高价氧化物掺杂的研究

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