ZnO压敏陶瓷中缺陷的介电谱研究

从理论上证明了介电松弛过程在介电谱上等效于电子松弛过程,认为室温下10⁵Hz处特征损耗峰起源于耗尽层处本征缺陷所形成的电子陷阱.在-130—20℃范围内测量了三种配方ZnO陶瓷的介电频谱,发现ZnO压敏陶瓷室温下10⁵Hz处的特征损耗峰在低温下分裂为两个特征峰,认为它们起源于耗尽层中的本征缺陷(锌填隙或/和氧空位)的电子松弛过程.发现ZnO-Bi₂O₃二元系陶瓷特征峰仅仅由锌填隙引起,而ZnO-Bi_{2关键词： ZnO压敏陶瓷 本征缺陷 介电谱 热处理}     

ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷的晶界电子结构

测量了ZnO-Bi₂O₃系压敏陶瓷在不同温度下的介电频谱,基于压敏陶瓷介电特征损耗峰起源于耗尽层内本征缺陷电子松弛过程的理论,计算了ZnO的本征缺陷结构,并进一步求出了晶界的微观电参数和宏观单晶界击穿电压.单晶界击穿电压的理论值与实验测量值符合得很好,这表明本文建立的基于介电谱计算本征缺陷的方法是有效的. 关键词： ZnO压敏陶瓷 晶界电子结构 介电谱     

Na0.25K0.25Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的介电特性研究

用固相反应法制备了Na_0.25K_0.25Bi_0.5TiO₃ (NKBT50)陶瓷，研究了该陶瓷在室温至400℃温度范围内的介电性能.发现该陶瓷的介电温谱与烧结气氛、极化状态有关.在空气中烧结的未极化样品在70℃附近存在介电和损耗峰，而极化后及在氧气氛中烧结的样品并不存在该介电、损耗峰.分析认为70℃的介电和损耗峰与氧空位形成的缺陷偶极子的极化弛豫有关.热激电流显示，陶瓷的去极化温度为225℃，与此相对应的介电、损耗峰也 关键词： 介电性能 氧空位 极化弛豫 钛酸铋钠钾     

直流老化及热处理对ZnO压敏陶瓷缺陷结构的影响

在电场为3.2 kV/cm, 电流密度为50 mA/cm²条件下对ZnO压敏陶瓷进行了115 h的直流老化, 研究了直流老化对ZnO压敏陶瓷电气性能及缺陷结构的影响. 发现直流老化115 h 后ZnO压敏陶瓷的电位梯度、非线性系数分别从2845 V/cm, 38.3下降到51.6 V/cm, 1.1, 介电损耗中的缺陷松弛峰被增大的直流电导掩盖, 电模量中只观察到一个缺陷松弛峰, 低频区交流电导率急剧增大并且相应的电导活化能从0.84 eV下降到只有0.083 eV. 通过对直流老化后的ZnO压敏陶瓷在800 ℃进行12 h 的热处理, 发现其电气性能和介电性能都得到了良好的恢复并有一定的增强, 电位梯度、非线性系数恢复到3085 V/cm, 50.8, 电导活化能上升到0.88 eV. 另外, 其本征氧空位缺陷松弛峰也得到了一定的抑制. 因此, 认为热处理过程中氧在晶界处的扩散作用对ZnO压敏陶瓷的直流老化恢复起到了关键作用. 关键词： ZnO压敏陶瓷 介电性能 直流老化 热处理     

Na0.25K0.25Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的介电特性研究

用固相反应法制备了Na0.25K0.25Bi0.5TiO3(NKBT50)陶瓷,研究了该陶瓷在室温至400℃温度范围内的介电性能.发现该陶瓷的介电温谱与烧结气氛、极化状态有关.在空气中烧结的未极化样品在70℃附近存在介电和损耗峰,而极化后及在氧气氛中烧结的样品并不存在该介电、损耗峰.分析认为70℃的介电和损耗峰与氧空位形成的缺陷偶极子的极化弛豫有关.热激电流显示,陶瓷的去极化温度为225℃,与此相对应的介电、损耗峰也与氧空位有关.     

ZnO压敏陶瓷缺陷结构表征及冲击老化机理研究

对多元ZnO压敏陶瓷电阻片进行了多达14000次的大电流冲击老化试验, 通过显微结构、电气性能及介电特性的测量对其缺陷结构进行了表征, 并研究了缺陷结构与大电流冲击老化之间的关系. 试验表明多次大电流冲击老化导致试样的电气性能明显下降, 发现ZnO压敏陶瓷的几何效应不仅受控于晶粒还与晶界密切相关. 另外, 通过介电谱分析观察到ZnO压敏陶瓷存在四种缺陷弛豫过程, 低温-60 ℃下的两个缺陷弛豫峰激活能约为0.24 eV和0.35 eV, 认为它们分别对应着本征的锌填隙缺陷L(Zn_i^··)和氧空位缺陷L(V_O^·)并且不受冲击老化的影响. 高温80℃以上两个松弛峰的活化能约为0.71 eV和0.84 eV, 认为它们分别对应着非本征的晶间相电子陷阱L(ingr)和晶界处界面态陷阱L(gb). 发现大电流冲击后, 仅界面态陷阱激活能从0.84 eV降低到0.76 eV, 认为界面态陷阱主要控制着ZnO压敏陶瓷的电气性能和稳定性.     

沉淀剂对ZnO压敏陶瓷缺陷结构和电气性能的影响

研究了不同沉淀剂(NH₄HCO₃和NaOH)对共沉淀法制备的ZnO压敏陶瓷性能的影响. 结果表明: 不同的沉淀剂对ZnO压敏陶瓷的微观结构及电气性能有明显的影响. 其中陶瓷微观结构的变化主要由沉淀剂本身的性质引起; 而电气性能的改变除了与微观结构相关外, 主要受不同沉淀剂对陶瓷晶界势垒参数的影响; 此外, 沉淀剂NaOH引入的Na⁺作为施主杂质离子掺杂ZnO压敏陶瓷, 增加晶粒中的自由电子浓度, 因此本征缺陷(锌填隙和氧空位)浓度受到抑制, 而锌填隙浓度相对于氧空位而言对施主离子掺杂更为敏感. 由此, 采用共沉淀法制备ZnO压敏陶瓷粉体时, 沉淀剂种类的选择很重要, 即使微量的杂质也会引起压敏陶瓷性能的较大改变, 应尽可能避免杂质离子的引入. 关键词： ZnO压敏陶瓷 缺陷结构 沉淀剂 介电性能     

ZnO压敏陶瓷冲击老化的电子陷阱过程研究

使用8/20 μs脉冲电流发生器对普通商用ZnO陶瓷压敏电阻片进行了最多5000次的冲击试验.测量了冲击前后试样的电气性能和介电特性,分析了冲击后小电流区的U-I特性和损耗角正切值tanδ随脉冲大电流的不断作用而发生的变化.实验发现压敏电压U1mA随冲击次数的增加经历增大—稳定—减小三个过程.认为正反偏Schottky势垒的中性费米能级的变化是影响样品小电流区的最根本原因.本文提出用试样的非线性系数α作为老化特征参数比传统的U _{关键词： ZnO压敏陶瓷 非线性系数 冲击老化 压敏电压}     

ZnO压敏陶瓷中的本征缺陷

研究了ZnO-Sb₂O₃-BaO系和ZnO-Bi₂O₃-Sb₂O₃-BaO系压敏陶瓷的介电损耗因子D(tanδ)与频率f的关系。发现不含Bi₂O₃试样在室温附近出现一新的损耗峰,峰值频率在2MHz左右,对应的电子陷阱能级为0.18eV,分析认为是由于本征缺陷Zn_i所致。设想Bi离子对Zn_i 关键词：     

金红石相纳米块材TiO2的介电特性

研究了不同制备压力下成型的以金红石相为主的纳米二氧化钛介电常数的频率谱和温度谱。在频率谱上发现,当频率ω<0.1kHz时,随着测量频率的下降,介电常数迅速升高,低频下的介电常数比高频区的介电常数高1—2个数量级。并且随着样品加压压力的提高,介电常数升高,在与之相对应的介电损耗谱上,随着样品加压压力的提高,损耗值下降,损耗峰向低频区位移。对1.0GPa压力下成型的样品,其介电常数随测量温度的升高,分别在50℃和300℃出现两个峰值。经分析得出,影响金红石相纳米二氧化钛介电行为的微观机制主要为晶粒内部的电子松弛极化和界面中的电偶极矩的转向极化,50℃峰对应于电于松弛极化,而300℃峰则对应于电偶极矩的转向极化。 关键词：     

Thermostimulated creep in amorphous polyolefins. II

The thermostimulated creep of three amorphous polyolefins having the repeating unit ─(CH₂)_mC(CH₃)(C₂ H₅)─, where m = 1, 2, and 3, was investigated from 77° K to 350° K. A broad relaxation process is observed around the glass transition temperature in each polyolefin. The corresponding TSC peaks have been resolved into elementary components with a relaxation time τ obeying a compensation law τ = τ_c exp {(ΔH/k)[1/T) —(1/T_c)], where T_c and T_c are characteristic of the polyolefin. From the TSC data, we have calculated, the mechanical loss peaks associated with the glass transition and we have compared them with the dielectric loss peaks.     

巨介电常数氧化物CaCu3Ti4O12的介电和阻抗特性

采用固相烧结法合成了单相巨介电常数氧化物CaCu₃Ti₄O₁₂（CCTO）.用阻抗分析仪分析了10—420 K温度范围内的介电频谱和阻抗谱特性,并结合ZVIEW软件进行了模拟.结果表明：温度高于室温时,频谱出现两个明显的弛豫台阶,低频弛豫介电常数随温度升高而显著增大,表现出热离子极化特点;温度低于室温时,频谱表现出类德拜弛豫,且高、低平台介电常数值基本不随温度变化,表现出界面极化特点和较好的温度稳定性.频谱中依次出现的介电弛豫对应于阻抗谱中 关键词： 3Ti₄O₁₂')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂ 介电频谱 阻抗谱 Cole-Cole半圆弧     

Trap levels in layered semiconductor Ga2SeS

Trap levels in nominally undoped Ga₂SeS layered crystals have been characterized by thermally stimulated current (TSC) measurements. During the measurements, current was allowed to flow along the c-axis of the crystals in the temperature range of 10-300 K. Two distinct TSC peaks were observed in the spectra, deconvolution of which yielded three peaks. The results are analyzed by curve fitting, peak shape and initial rise methods. They all seem to be in good agreement with each other. The activation energies of three trapping centers in Ga₂SeS are found to be 72, 100 and 150 meV. The capture cross section of these traps are 6.7×10⁻²³, 1.8×10⁻²³ and 2.8×10⁻²² cm² with concentrations of 1.3×10¹², 5.4×10¹² and 4.2×10¹² cm⁻³, respectively.     

氧含量对CaCu3Ti4O12巨介电常数和介电过程的影响

本文研究了在真空、空气和氧气中烧结制备的三种 CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料的介电特性. 交流阻抗测量结果表明在10—300 K温度范围, 三种样品的介电温谱中均出现三个平台, 其电阻实部和电容虚部在相应温度出现损耗峰, 真空条件烧结的样品具有较高的介电平台和较明显的电阻实部与电容虚部峰值, 表明氧含量和氧空位对CaCu₃Ti₄O₁₂的介电性质具有重要影响, 介电温谱出现的三个平台分别源于晶粒、晶界及氧空位陷阱.温谱分析表明晶粒的激活能与烧结气氛有较大关系,氧空位引起的电子短程跳跃及跳跃产生的极化子是晶粒电导和电容的主要起源.氧空位陷阱的激活能基本与烧结气氛无关,约为0.46 eV. 氧空位对载流子的陷阱作用是CaCu₃Ti₄O₁₂ 低频高介电常数的重要起源.     

利用普适介电理论对银/氧化锌复合材料介电性能的研究

研究了银/氧化锌复合材料的介电特性,发现其在低频下的频率特性表现出很强的弥散现象,直流电导相对真交流电导也不可忽略.利用普适介电理论,对于频率范围为10^-1—10⁷ Hz, 温度范围为173—473 K的实验结果进行了分析.通过对电导率的标准化处理发现,不同银含量的样品其介电损耗机理相同,均属深能级的电子跳跃.试样的电位梯度E_1mA随银含量的变化可以通过α_lf随银含量的变化关系来反映.实验结 关键词： 普适介电理论 介电特性 氧化锌     

He离子注入ZnO中缺陷形成的慢正电子束研究

在ZnO单晶样品中注入了能量为20—100keV、总剂量为4.4×10¹⁵cm^-2的He离子.利用基于慢正电子束的多普勒展宽测量研究了离子注入产生的缺陷.结果表明，He离子注入ZnO产生了双空位或更大的空位团.在400℃以下退火后，He开始填充到这些空位团里面，造成空位团的有效体积减少.经过400℃以上升温退火后，这些空位团的尺寸开始增大，但由于有少量的He仍然占据在空位团内，因此直到800℃这些空位团仍保持稳定.高于800℃退火后，由于He的脱附，留下的空位团 关键词： 慢正电子束 ZnO 离子注入 缺陷     

ZnO压敏陶瓷的介电谱

在-160℃-200℃温度范围内、0.1 Hz-0.1 MHz频率范围内测量了 ZnO压敏陶瓷的介电频谱, 发现可以采用电导率谱低频端的类直流特性来表征晶界Schottky势垒的电子输运过程, 获得的Schottky势垒高度为0.77 eV. 基于背靠背双Schottky势垒模型, 提出当存在直流偏压时, 势垒高度将随直流偏压线性增大. 基于此势垒模型计算了ZnO压敏陶瓷单晶界的直流偏压大小, 进而计算出晶粒平均尺寸为6.8 μm, 该理论值与通过扫描电子显微镜断面照片获得的测量值的偏差在5%以内. 可见采用介电谱不但可以获得势垒高度实现电气性能的表征, 还能获得晶粒尺寸实现显微结构的表征.