軟化學(xué)法制備SrTiO-,3-基雙功能低壓壓敏陶瓷.pdf

1、鈦酸鍶壓敏陶瓷是一種具有壓敏性和電容性雙功能的材料，它具有的低電壓、高電容、有效抑制雜波和吸收陡脈沖等特性，在向小型化和集成化電子元件發(fā)展的當(dāng)今倍受重視。本論文采用軟化學(xué)工藝，從兩個研究途徑著手，對鈦酸鍶壓敏陶瓷的材料制備過程和實現(xiàn)低壓壓敏性能進(jìn)行了討論，并對其過程機(jī)制進(jìn)行了分析。 首先，采用軟化學(xué)溶膠-凝膠法制備SrTiO3基薄膜。以Ti(C4H9O)4和Sr(NO3)2為原料，以檸檬酸為絡(luò)合劑，La(NO3)3和Mn(NO3

2、)2分別作為施主和受主摻雜劑，乙二醇為交聯(lián)劑，并加入N-N-二甲基甲酰胺干燥劑，配置成濃度合適的前驅(qū)體溶液，在Pt/Si基片上經(jīng)過浸漬-提拉、干燥、預(yù)處理和燒結(jié)等過程制備了高質(zhì)量納米晶SrTiO3薄膜。實驗中發(fā)現(xiàn)預(yù)燒基片、干燥劑、燒結(jié)溫度和前驅(qū)體燒結(jié)溫度等是制備致密薄膜關(guān)鍵的影響因素。以TG-DTA分析討論了前驅(qū)體在燒結(jié)過程中的變化，用SEM和AFM表征了薄膜的表面形貌。制備的SrTiO3薄膜，其厚度約為600nm，平均晶粒尺寸約為50

3、nm，表面粗糙度為9.6nm，晶粒尺寸分布均勻，具有較低的壓敏電壓V1mA≈0.6V，非線性系數(shù)α≈2.0。 第二，采用軟化學(xué)溶膠-凝膠法制備納米SrTiO3粉體，并通過壓制和燒結(jié)形成壓敏-電容雙功能的塊體陶瓷。在Sr(NO3)2-Ti(C4It9O)4-H2O-C2H5OH體系中，添加La(NO3)3·6H2O、Mn(NO3)2以及Si(OC2H5)4分別作為施主、受主摻雜劑和助燒劑，合成納米SrTiO3主晶相粉體。DSC-T

4、G和XRD分析的結(jié)果表明，在900℃左右時，反應(yīng)基本生成粒徑約為30nm的立方相SrTiO3粉體。在制備納米SrTiO3粉體基礎(chǔ)上，采用一次燒成工藝制備SrTiO3基雙功能陶瓷，得到壓敏電壓V1mA約為95.7V/mm，非線性系數(shù)α約為3.5，介電常數(shù)ε約為1.4×104，介電損耗tgδ約為20.75％。并通過實驗詳細(xì)地分析了納米和常規(guī)粉體制備的樣品結(jié)構(gòu)和性能差異，從理論上加以解釋。最后采用納米和常規(guī)粉體進(jìn)行混合得到優(yōu)異性能，其性能達(dá)到