鎢基氧化物電學(xué)特性的變溫測(cè)量與相關(guān)分析.pdf

1、三氧化鎢(WO3)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的功能材料，在電致變色、氣體傳感和化學(xué)催化等方面已得到較為系統(tǒng)的研究。近幾年來，人們又發(fā)現(xiàn)WO3陶瓷呈現(xiàn)出良好的以低電壓小電流為特征的非線性電學(xué)行為，有望在微電子領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而，由于WO3陶瓷自身結(jié)構(gòu)性質(zhì)的復(fù)雜性，使得目前在對(duì)WO3陶瓷電學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)上還沒有形成一個(gè)清晰而全面的物理圖象。作為壓敏電阻材料，WO3陶瓷電學(xué)性質(zhì)普遍存在不穩(wěn)定性：正負(fù)方向的伏安曲線不對(duì)稱；多次測(cè)量的伏安特性曲線的重復(fù)

2、性不好；存在嚴(yán)重的電學(xué)遲豫現(xiàn)象。已有研究表明，WO3電學(xué)行為的不穩(wěn)定性與相共存導(dǎo)致的極化有關(guān)。本文以多晶三氧化鎢陶瓷為研究對(duì)象，以三氧化鎢的相變及晶粒表面狀態(tài)變化對(duì)其電學(xué)性能的影響為主要研究內(nèi)容，進(jìn)一步深入研究了WO3陶瓷材料的電行為。主要內(nèi)容和結(jié)果有：
　　 1.對(duì)WO3陶瓷樣品進(jìn)行變溫測(cè)量，來研究溫度對(duì)其電學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)30～770℃溫區(qū)內(nèi)，WO3陶瓷的電學(xué)行為經(jīng)歷了三次大的變化，表現(xiàn)為在4個(gè)不同溫度區(qū)間內(nèi)樣品電學(xué)性能有

3、較大差異。
　　 2.通過對(duì)WO3樣品進(jìn)行淬火處理，來研究WO3陶瓷的成瓷性過程和電學(xué)性能的變化，發(fā)現(xiàn)WO3樣品在900℃開始致密化，并在1100℃保溫過程中迅速致密化，并發(fā)現(xiàn)WO3陶瓷的非線性與其相變并無直接關(guān)系，電學(xué)性能的變化與其晶粒表面對(duì)氣體的吸附情況有密切關(guān)系。
　　 3.為了研究三氧化鎢陶瓷非線性的物理起源，探討了不同氣氛下的熱處理對(duì)三氧化鎢的影響，實(shí)驗(yàn)表明非線性系數(shù)值和熱處理的氣氛有關(guān)。900℃時(shí)在氬氣和氧氣

4、中的熱處理結(jié)果證明了這些。在氬氣中熱處理過的樣品的非線性系數(shù)值顯著變小，隨后在氧氣氣氛中熱處理后其電學(xué)特征可以恢復(fù)。結(jié)果表明WO3陶瓷非線性的物理起源是由于其本征缺陷引起的晶粒表面的氧吸附。
　　 4.研究了CuO摻雜對(duì)WO3壓敏電阻微結(jié)構(gòu)和電學(xué)行為的影響，結(jié)果表明，微量的CuO摻雜能夠促進(jìn)WO3陶瓷的致密化和晶粒生長。根據(jù)I-V特性測(cè)量結(jié)果，0.2mol％CuO摻雜的WO3陶瓷具有線性伏安特性和極小的電阻率。CuO含量的繼續(xù)增