纳米SrTiO_3电容-电压敏特性优化及双功能器件研究
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摘要
采用正交设计的思想，根据溶胶．凝胶法制备纳米SrTiO_3粉体材料的工艺，选定水-钛比、水-冰醋酸比、和凝胶温度三个因素进行实验，并分析实验结果。结果表明在优化了的工艺条件下制备的纳米SrTiO_3粉体材料的粒径可达到27nm左右．此外，还研究了煅烧温度对SrTiO_3粉体性能的影响。
从理论上分析了SrTiO_3的掺杂机理和一次烧成工艺的可能性。利用均匀设计和正交设计的思想研究了施主杂质(Nb、La)、受主杂质(Li、Mn)、添加剂(SiO_2-TiO_2-Al_2O_3)、还原烧成温度和氧化处理时间对器件性能的影响规律。利用统计分析软件SPSS对实验结果进行综合分析。
实验结果表明，当SiO_2-TiO_2-Al_2O_3分别取2％、2％、0.5％时可以在陶瓷中形成丰富的液相，促进陶瓷的半导化．在1450℃左右的还原性气氛下进行半导化处理即可得到压敏电压低于10V的双功能陶瓷器件。在1100℃下氧化处理10分钟即可使半导化的晶粒表面形成绝缘的晶界。
According to Orthogonal method, nano-crystalline SrTiO3 powder material was prepared by sol-gel process. The effect of three factors, including ration of H2O to Ti, proportion between H2O and HAC and gel temperature, on property of SrTiO3 prepared was studied mainly. The results revealed that the grain size of SrTiOaprerared with optimized technological condition is about 27nm. Besides, the influence of calcinations temperature to property o SrTiO3 powder was reseached.
The doping mechanism and the possibility of single-fired process were analyzed theoretically.
The impact of donor dopants(La, Nb), acceptor dopants(Mn, Li), additives(SiO2-TiO2-Al2O3), the restore sintering temperature and the oxygenizing time on the property of SrTiO3-based double function devices was studied. Using theory of Uniform-design and Orthogonal-design, the experiment results were analyzed synthetically with statistics software-SPSS.
The results of experiment made clear when the concentration of SiO2-TiO2-Al2O3 are 2%,2% and 5% respectively, there was abundant liquid phase in the ceramic, thus speed up the semiconducting process.
Double -function ceramic with lower 10V voltage can be prepared by semiconducting at about 1450 degree in restoration surrounding. Insulated grain boundary on the semiconducting grain surface can be achieved by oxygenizing 10 minutes at 1100 degree.
从理论上分析了SrTiO_3的掺杂机理和一次烧成工艺的可能性。利用均匀设计和正交设计的思想研究了施主杂质(Nb、La)、受主杂质(Li、Mn)、添加剂(SiO_2-TiO_2-Al_2O_3)、还原烧成温度和氧化处理时间对器件性能的影响规律。利用统计分析软件SPSS对实验结果进行综合分析。
实验结果表明，当SiO_2-TiO_2-Al_2O_3分别取2％、2％、0.5％时可以在陶瓷中形成丰富的液相，促进陶瓷的半导化．在1450℃左右的还原性气氛下进行半导化处理即可得到压敏电压低于10V的双功能陶瓷器件。在1100℃下氧化处理10分钟即可使半导化的晶粒表面形成绝缘的晶界。
According to Orthogonal method, nano-crystalline SrTiO3 powder material was prepared by sol-gel process. The effect of three factors, including ration of H2O to Ti, proportion between H2O and HAC and gel temperature, on property of SrTiO3 prepared was studied mainly. The results revealed that the grain size of SrTiOaprerared with optimized technological condition is about 27nm. Besides, the influence of calcinations temperature to property o SrTiO3 powder was reseached.
The doping mechanism and the possibility of single-fired process were analyzed theoretically.
The impact of donor dopants(La, Nb), acceptor dopants(Mn, Li), additives(SiO2-TiO2-Al2O3), the restore sintering temperature and the oxygenizing time on the property of SrTiO3-based double function devices was studied. Using theory of Uniform-design and Orthogonal-design, the experiment results were analyzed synthetically with statistics software-SPSS.
The results of experiment made clear when the concentration of SiO2-TiO2-Al2O3 are 2%,2% and 5% respectively, there was abundant liquid phase in the ceramic, thus speed up the semiconducting process.
Double -function ceramic with lower 10V voltage can be prepared by semiconducting at about 1450 degree in restoration surrounding. Insulated grain boundary on the semiconducting grain surface can be achieved by oxygenizing 10 minutes at 1100 degree.
引文
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