BaTiO_3半导瓷耐压与晶界电结构关系的研究

实验发现BaTiO_3半导瓷的耐电压特性,即使在材料的组分、晶粒的平均尺寸、常温电阻率以及低电压下测得的阻温特性均相同的情况下,仍存在相当大的差别。这种现象用Daniels及Heywang模型均很难解释,本文提出的双势垒模型较圆满地解释了上述实验现象,为制备高耐电压,低常温电阻率的产品提供了理论依据。     

施受主杂质Nb,Mn共掺BaTiO_3陶瓷的制备方法及其PTC特性

采用固相法制备施主杂质 Nb和受主杂质 Mn共掺的 Ba Ti O3 陶瓷 ,应用固体物理的无序系统理论解释了 Ba Ti O3 陶瓷的半导化机理 ,并以此为指导选择了较合适的施主 Nb的掺杂量。讨论了受主杂质 Mn的摩尔浓度与陶瓷 PTC性能的关系     

施主掺杂多晶(Sr,Ba)TiO_3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SrTiO_3,(Sr,Ba)TiO_3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SrTiO_3晶粒生长起着不同的作用。施主掺杂量影响多晶SrTiO_3,(Sr,Ba)TiO_3晶凿的半导化程度及试样介电特性。     

PTC热敏陶瓷的半导化研究

BaTiO_3陶瓷是铁电体材料,必须在其中加入某些微量的半导化元素,才能形成半导体,所以半导化剂的引入是至关重要的。PTC热敏陶瓷的电阻率对半导体剂的引入量非常敏感,只存在一个非常窄的范围,而对不同的原料其引入量的范围也有较大差异。因此,自PTC材料出现以来,人们就对半导化剂的种类及引入量进行了大量和深入的研究工作,力求寻找一个合理的配方及工艺。目前,用得最多的是Nb_2O_5和Y_2O_3,BaTiO_3的室温电阻率与半导化剂的含量之间的关系呈“U”形变化。作者用北京红星化工厂生产的BaCO_3(分析纯)和上海钛白粉厂生产的TiO_2(化学纯),用固相反应法在1350℃烧制出的PTC半导瓷其室温电阻率随Nb_2O_5含量的变化却出现了异常,即在不掺任何半导化剂时,BaTiO_3也会半导化,而烧结温度比传统烧结温度低200℃,仍能使样品半导化,这就提出这样一个问题,是什么元素能使BaTiO_3在较低温度下形成半导体?而半导化的机理是什么?作者重复做了3次实验,结果都一样,由实验事实可得出这样的结论:在大幅度降低烧结温度条件下极能得以半导化的决不是Nb,Y等常用的稀土元素,必然在原料中存在有其它某种元素所导致这一结果。根据半导体陶瓷理论,没有半导化元素的存在,陶瓷是绝对形成不了半导体的。这种元素存在于TiO_2中的可能性最     

陶瓷湿度传感器永久性老化机理分析

本文经过实验对陶瓷湿度传感器永久性老化机理作了分析。文中认为,多孔半导瓷的表面在潮湿气相中存在着极薄的水膜,有溶解、析晶过程和污染上的杂质离子与晶粒表面离子的交换过程;在干燥气相中有蒸发、凝结过程。这些过程导致表面活性离子的替代、溶解和蒸发,使半导瓷表面活性降低,造成永久性老化。     

BaTiO3陶瓷的PTC效应

对不同掺杂的BaTiO3基陶瓷的电性能、界面形态、氧元素分布特点以及电畴结构等进行研究发现:瓷体半导化速度很快,烧成温度是影响瓷体半导化速度的最重要因素;氧在晶粒晶界的偏析,并且对势垒的形成有重要作用;样品掺杂的元素不同,电畴结构会发生一定变化,畴结构和电阻起跳性存在一定关系.     

La2O3施主掺杂（MgCoNi）O系氧敏材料的高温缺陷化…

讨论了少量Ｌａ２Ｏ３施主掺杂的（ＭｇＣｏＮｉ）Ｏ系样品在不同测试温度下的电导与氧分压关系。实验发现，施主杂质有两方面的作用：当施主含量较低时，以缺位补偿为主；另一方面，施主含量较高时，电子补偿占优，随着施主含量的增加，由缺位补偿向电子补偿过渡，用阳离子缺位扩散控制机制解释了施主杂质对晶粒生长的影响。     

La_2O_3施主掺杂(MgCoNi)O系氧敏材料的高温缺陷化学分析

讨论了少量Ｌａ２Ｏ３施主掺杂的（ＭｇＣｏＮｉ）Ｏ系样品在不同测试温度下的电导与氧分压关系．实验发现，施主杂质有两方面的作用：当施主含量较低时，以缺位补偿为主；另一方面，施主含量较高时，电子补偿占优，随着施主含量的增加，由缺位补偿向电子补偿过渡，用阳离子缺位扩散控制机制解释了施主杂质对晶粒生长的影响     

施主掺杂浓度对PTC陶瓷材料导电性能和微观结构的影响

本文研究了施主Nb掺杂BaTiO_3PTC陶瓷的微观结构和导电性能。总结了材料电阻、介电、复阻抗、电流电压关系、耗散等特性及微结构随施主浓度变化的实验规律。     

高居里点PTC热敏陶瓷材料的研制

BaTiO_3系陶瓷在掺入微量杂质如Nb~(5 ),Y~(3 )等后,就形成半导体,并在居里点(～120℃)附近电阻温度系数由负变正,其阻值迅猛增加,在不大的温度范围内,电阻增大三个数量级以上,这种现象称为PTC效应。研究表明,若用的Pb~(2 )离子去置换Ba~(2 )形成(Ba_(1-x)Pb_x)TiO_3,居里点就向高温(大于120℃)方向移动;若用Sr~(2 )置换Ba~(2 ),形成(Ba_(1-y)Sr_y)TiO_3,居里点就向低温(小于120℃)方向移动。通常称前者为高温PTC材料,后者称为低温PTC材料。PTC热敏材料的制备对配方和工艺的要求都很高,高居里点的制备难度更大,面临加铅后半导化困难和铅在高温下易挥发等一系列问题,作者对含铅35％～45％的半导瓷作了大量实验,找出了半导化剂量的最佳值,摸索出了较为合理的烧结工艺,对控制铅挥发的问题想了一些办法,制备出了室温电阻率低于100Ω·cm,电阻温度系数接近10％的PTC样品。     

半导陶瓷湿度传感器的阻抗—湿度特性

用二氧化锆、二氧化硅、磷酸和其它掺杂剂制作各种半导瓷湿度传感器。电导的加强是依靠水的吸附和毛细凝聚。随着相对湿度逐步从5％增大到100％,在20℃和1kHz时,阻抗由2×10~8Ω减小到2×10~3Ω。电阻随湿度改变的响应时间在5s以下,为了降低多元氧化物半导瓷的阻抗,研究了多孔瓷体中掺杂纯金属或金属氧化物的效果,对一种最简单的制作半导瓷湿度传感器的方法作了具体介绍。推导了半导瓷湿度传感器的通用的阻抗—湿度特性方程式,并且用以计算一些实际样品的阻抗—湿度特性曲线,获得理论结果同实验测量之间互相一致。     

施主掺杂钛酸钡陶瓷最大势垒高度计算

在不同的施主杂质Ｎｂ２Ｏ５含量下,对ＢａＴｉＯ３半导陶瓷样品测量了电流－电压关系,发现结果不遵循经典的海旺模型,而与从修正的势垒模型出发得到的结果符合较好,根据修正的势垒模型,由实验结果导出了ＢａＴｉＯ３陶瓷的最大势垒高度。     

(Ba-Ph)TiO_3系半导瓷材料及掺杂锰对其性能的影响

本文分析了(Ba-Pb)TiO_3系半导瓷材料中载流子浓度与铅含量之间的关系,针对这类高含铅的PTC材料中载流子浓度小的特点,重点讨论了掺杂元素锰对其室温电阻率和PTC效应的影响,并且指出,制备高含铅PTC半导瓷材料可以不掺或少掺锰。     

施主掺杂PbTiO_3陶瓷的半导化

本文研制了n型半导化的施主掺杂PbTiO_3陶瓷,对其n型化机理进行了探讨,测量了不同温度下铅空位的扩散系数,文中还报道了n型化PbTiO_3陶瓷阻温双峰异常现象。     

PTCR陶瓷材料的半导化及显微组织的研究

研究了PTCR陶瓷半导化过程。使用sol-gel法合成（Ba0.8Sr0.2)TiO3超细微粉,掺入钇元素及烧结助剂,在合理的温度制度下浇成PTCR陶瓷。为跟踪陶瓷半导化过程,在不同温度阶段冷却陶瓷样品和在升温阶段不同温度点冷却陶瓷样品,利用SEM、XRD进行分析陶瓷的结构,利用交流阻抗仪分析陶瓷施主浓度,结果表明PTCR陶瓷半导化仅与升温阶段有关。     

KNbO3陶瓷的半导化及PTC效应

采用添加钾锗玻璃和掺ＭｏＯ３的方法，制备了ＫＮｂＯ３半导瓷，在此基础上，对ＫＮｂＯ３半导瓷样品进行了电学性能的测试以及样品断面形貌的扫描电镜观察和分析。结果表明，两种方法制备的ＫＮｂＯ３半导瓷样品都在铌酸钾晶体的两个相变点附近出现了ＰＴＣ电阻异常：一个在正交铁电相－－四方铁电相转变处；另一个在四方铁电相－－立方顺电相转变处，而掺ＭｏＯ３制备的半导瓷具有较小这曙电阻率及较大的电阻率反常幅度（ＦＥ－Ｆ     

半导瓷湿敏机理探讨

近几年发展起来的湿敏半导瓷,虽然在各种技术性能方面都有了较大的改进,但是在我国这方面的理论研究工作却仍做得很少,因而使湿敏材料及其器件的进一步发展受到了阻碍.本文从氧化物半导瓷的能带结构、表面态与界面态理论出发,分析了水份作用下在半导瓷中的电子过程,及电阻率温度系数的调整途径等问题.文中还着重对有关作用机理作了探讨.     

施受主杂质Nb,Mn共掺BaTiO3B陶瓷的制备方法及其PTC特性

采用固相法制备施主杂质Nb和受主杂志Mn共掺BaTiO3陶瓷，应用固体物理的无序系统理论解释了BaTiO3陶瓷的半导体化机理，并以此为指导选择了较合适的施主Nb的掺杂量。讨论了受主杂质Mn的摩尔浓度与陶瓷PTC性能的关系。     

闪锌矿GaN/AIGaN耦合量子点中的类氢杂质态

在有效质量近似下,运用变分法计算了闪锌矿GaN/AIGaN耦合量子点中类氢杂质的施主束缚能.数值结果显示了类氢杂质的施主束缚能很大程度依赖于杂质位置和耦合量子点结构参数,当杂质位于量子点中心时,施主束缚能最大,而且随着中间垒宽的增加,杂质束缚能保持着先增加,然后不变的趋势.     

压力下Al_xGa_(1-x)N/GaN量子点-量子阱中施主与受主杂质态的结合能

采用变分法从理论上对流体静压力下AlxGa1-xN/GaN量子点-量子阱结构中的施主与受主杂质态的结合能进行了研究,数值计算了该结构中杂质态结合能随核尺寸、壳尺寸、Al组分以及压强的变化情况,并对施主杂质和受主杂质的结合能进行了对比分析.结果表明:该结构中的核尺寸对杂质态的结合能影响要远大于壳尺寸对结合能的影响;受主杂质与施主杂质基态结合能随体系尺寸、Al组分以及压强的变化趋势类似,但受主杂质比施主杂质基态结合能要大.