文档介绍：山东大学
博士学位论文
掺锶锰酸镧薄膜的制备工艺及电性能研究
姓名:朱新德
申请学位级别:博士
专业:材料学
指导教师:李胜利
20091011
摘要山东大学博士学位论文稀土钙钛矿结构锰酸镧复合氧化物具有结构稳定、物理化学艺,选择了复合甮法和丝网印刷法进行系统研究,前者适于制备曲面状、低温烧成的薄膜;后者适于制备平板式薄膜。借助湎哐苌湟恰⑸璧子显微镜和直流四探针测试仪等设备研究了掺锶锰酸镧薄膜的显微组织和优化;深入研究了复合甮法所用浆料的变质问题,探讨了丝网印刷法所制畑∧さ母呶碌嫉缁啤V饕Q芯磕谌莺徒崧廴缦拢芯苛烁春蟂法制备工艺参数对畇薄膜显微组织和电性能的影响规律,探讨了成膜机制,对比了酸性浆料和碱性浆料制备的薄膜性能。纯溶胶以岛状成膜,后续浸渍的溶胶对岛间沟道进行填充而获得较为连续的薄膜,复合浆料中加入的粉体可为凝胶组分的形核提供部分质在浸渍畏段冢孀沤沾问脑黾樱娇榈缱柚导跣。∧ず穸增大;碱性浆料制备的膜厚增加较快,当浸渍次时膜厚达到且表面裂纹和沟道较少。封孔工艺可以明显改善表面粗糙程度。、、和∧ぃ量的增加先减小后增大,在时达到极小值,这表明薄膜的导电性可以荷补偿的主要方式而使方块电阻值又变大。理论计算得出晶体结构稳定性随性质稳定、呈现负温度热敏效应等特点,有望开发成适于腐蚀环境的热敏电阻薄膜元件和高温加热用电热膜器件。通过对比锰酸镧基薄膜的各种制备工电性能,探讨了成膜机制。对浆料配制、成膜及烧结的整体工艺过程进行了点,有利于减少沟道或裂纹数量和尺寸。在粉体加入量%范围内,随着粉体加入量的增加,两种浆料制备的薄膜厚度均增大,方块电阻值减小。。相同粉体加入量和浸渍次数时,碱性浆料制备的薄膜更厚,方块电阻值更小,研究了掺锶量对薄膜导电性和晶体结构的影响规律。薄膜方块电阻随着掺锶通过掺锶量进行调节。方块电阻随着掺锶量增加而减小可以认为是掺杂导致、极化子产生所致;当掺锶量达到一定程度后,氧空位成为电掺锶量的增加而增大。从计字械贸鰔..蔽A庑谓峁筊;
.畸变明显。对畑裕胱影刖督洗蟮腟质及碱性溶胶变色的原因。结果表明,颗粒与矿反应导致白色沉淀物牟籐..肟醴从ι傻腗蚆山东大学博士学位论文的增加晶格常数略有变小,晶胞体积有所收缩;掺锶量和时岬贾戮О蛘停蛔魑5绾刹钩ィ糠掷子半径较大的”.收缩。取代造成的影响要小于锰离子变价,,并使晶格对称性提高。用优化工艺制成了坩埚外壁薄膜元件,该元件在室温至娣段诘电阻随温度变化呈现明显的负温度热敏效应,具有开发成热敏器件的潜力。∧さ乃嵝愿春辖衔榷ㄐ越喜睿胖一段时间后出现颗粒溶解、白色沉淀生成和溶胶变色,碱性浆料仅出现碱性溶胶组分颜色的加深。以化学计量式为例,探讨了酸性浆料变离子导致酸性溶胶变色。碱性溶胶的变色是由离子和多种配位体络合生成的复杂多元络合物引起。另外,用氨水将酸性溶胶调至碱性过程中,在溶胶制成的浆料,放置鲈旅挥谐鱿挚帕H芙夂桶咨ǔ恋恚馓峁┝酥票芯苛怂客∷⒎ㄖ饕9ひ詹问訪..∧显微组织、晶体结构、导电性及附着力的影响规律。通过对工艺参数优化得出最佳工艺为:浆料中乙基纤维素和松油醇的含量分别为讯%;印刷成湿膜后的流平时间为;薄膜的烧结制度为,先以℃/轮妫僖℃/轮妫缓蟊N炉冷却。另外,低熔点熔块粉的加入可提高薄膜的结合强度,但会显著降低导电性。丝网印刷法制备的薄膜方块电阻和晶体结构随掺锶量变化的规律与复合甮法制备的薄膜基本相同,也可通过掺锶量调节薄膜导电性。用优化工艺制成了蚅薄膜元件,在室温至娣段诘牡时晶格类型变为四方/。~范围内没有其它新相生成,〉腗咕О⑸时出现白色沉淀物·;继续调高碱度白色沉淀物全部溶解,原因是部分参与络合的羧酸根被络合能力更强的没弧S胮的碱性稳定浆料的技术途径。%和詈笏Ⅱ
山东大学博士学位论文阻随温度变化呈现明显的负温度热敏效应,具有开发成热敏器件的潜力。用该元件作为电热膜在不同加载电压下可以获得不同的发热温度,表面发热温度媸惫β拭芏却芯苛怂客∷⒎ㄖ票傅腖.。.薄膜在室温至娣段诘母呶碌嫉缁啤J匝诟梦露确段诘牡缱杪时浠习氲体导电规律,利用热激活、变程跃迁、绝热小极化子跃迁和非绝热小极化子跃迁四种模型对其电阻率数据进行了拟合。结果表明:在妗娣围内的电阻率变化符合绝热小极化子跃迁模型;掺锶量—三个试样的电导激活能数值随掺锶量的增加而增大,时激活能数值介于和的试样之间;指前因子随着脑黾佣跣 6员攘斯滔喾ê,与鯯膜不同的是畑樘迨匝牡嫉缁聘戏蔷小极化子跃迁模型,其电导激活能和指前因子均随含钙量增大而减小。尽管关键词:锰酸锶镧;薄膜;复合甮法;丝网印刷法;半导体痗。这两种类钙钛矿材料在高温下均为小极化子