(La,Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷中第二相的研究

研究了(La,Nb)掺杂TiO2压敏陶瓷中第二相的转变及其对压敏性能的影响。采用实验方法研究了La2O3和Nb2O5的掺杂量及烧结温度对TiO2压敏陶瓷的压敏电压和非线性系数的影响。采用SEM、EPMA和XRD测试了TiO2陶瓷的显微结构、化学组成和物相。研究结果表明,(La,Nb)掺杂TiO2压敏陶瓷中存在第二相,随着烧结温度的增加,第二相会从LaNbO4向LaNbTiO6转变。根据La2O3-TiO2、La2O3-Nb2O5和Nb2O5-TiO2的二元相图,绘出了La2O3-Nb2O5-TiO2三元相图,在三元相图基础上初步估算了在不同烧结温度TiO2压敏陶瓷中第二相的相对含量。第二相LaNbTiO6的析出,导致钛空位(V″Ti″)浓度增大,而使压敏电压和非线性系数增加。     

TiO2系压敏陶瓷施主掺杂研究

研究了Ta2O5和Nb2O5掺杂对TiO2系压敏陶瓷电性能的影响。采用电子陶瓷制备工艺,制备了两组TiO2系压敏陶瓷,借助热电子发射理论,分析了样品的I-V特性及介电频谱特性。结果发现,Ta2O5掺杂的样品具有最低的压敏电压(E10mA=5.03 V.mm–1)和最大的视在介电常数(εra=1.5×105)。     

Sr掺杂对TiO2系压敏陶瓷电性能的影响

以TiO2为原材料,制备了具有压敏–电容复合功能的TiO2系压敏陶瓷材料。通过测试典型样品的V-I特性、D-f特性、电容特性及复阻抗频率谱,研究了不同掺Sr量的TiO2系压敏陶瓷材料的相关电学性质。实验结果表明,掺Sr量在强烈影响材料压敏性能的同时,对材料的电容特性也会产生较大影响。在掺Sr量为x (Sr)=0.6%时,样品表现出最好的压敏性质,其压敏电压为55 V/mm,a可达到5,1 kHz下损耗为0.1,相对介电常数可达2.8?05。     

锶受主掺杂对TiO2压敏陶瓷电性能的影响

采用典型的电子陶瓷工艺,制备了不同SrCO3含量掺杂的TiO2压敏陶瓷。通过对试样的压敏特性、电容特性的测试,研究了不同SrCO3含量对TiO2压敏陶瓷电性能的影响。结果表明,随着掺入SrCO3含量的变化,TiO2压敏陶瓷的电性能呈现一定的变化规律。当x(SrCO3)为0.5%时,试样表现出最好的压敏特性:V1mA为7.2 V/mm,α为3.6,εr为8.3×104,tanδ为0.53。     

CeO_2掺杂对Nb-TiO_2系压敏陶瓷电性能的影响

在x(CeO2)为0~1.5%的范围内改变其掺杂浓度,研究了CeO2添加剂对TiO2压敏陶瓷电性能的影响。电性能测量和扫描电镜观察的结果表明:在Nb-TiO2系压敏陶瓷中,CeO2的主要作用是促使微观结构的均匀化,与Ti、Si固溶形成第二相,提高非线性,同时第二相的浓度对压敏电压的高低起着决定性作用。当x(CeO2)为0.4%时,可以得到晶粒大小均匀,瓷体结构致密,压敏电压约为15 V/mm及其它综合指标优良的低压压敏电阻。     

SiO_2掺杂SnO_2-ZnO-Nb_2O_5压敏陶瓷的电学特性

研究了 Si O2 掺杂对 Sn O2 - Zn O- Nb2 O5 压敏陶瓷的影响。实验结果表明 ,Si O2 可以十分显著地影响Sn O2 - Zn O- Nb2 O5 压敏陶瓷的物理和电子性质。掺杂范围为 0 .0 5 %～ 0 .40 % (摩尔分数 )时 ,材料密度在 6.2 1～ 6.5 6g/ cm3之间变动 ,非线性系数在 7.42～ 12 .80之间。烧失率、势垒电压和非线性系数的测量均表明 :掺有x (Si O2 ) =0 .2 %的 Sn O2 - Zn O- Nb2 O5 压敏陶瓷的非线性最好 ,其势垒电压为 0 .67e V,非线性系数达 12 .80     

Bi2O3对TiO2系压敏陶瓷性能的影响

采用传统电子陶瓷工艺制作了TiO2系压敏陶瓷。通过测试其I-V特性、复阻抗特性、晶界电阻、晶粒电阻及势垒高度,研究了Bi2O3对TiO2-Bi2O3-Nb2O5-SrO系压敏陶瓷微结构及电性能的影响。结果表明,Bi2O3的适当掺杂范围在0.3%~0.5%(摩尔分数)。其掺杂量的变化,可显著改变TiO2-Bi2O3-Nb2O5-SrO系压敏陶瓷的晶界电阻及势垒高度,进而对压敏陶瓷的电学非线性特性产生影响。当x(Bi2O3)为0.4%时,压敏陶瓷的V1mA与α分别为40V/mm与6.2。     

TiO2压敏陶瓷的显微分析和电学性能

研究了烧结温度对TiO2压敏陶瓷的显微结构、显微成分、势垒结构和电学性能的影响。采用SEM和EDS测试其显微结构和晶粒的化学组成。根据热电子发射理论和电学性能计算了势垒结构。在1350℃烧结的TiO2压敏陶瓷具有均匀而致密的显微结构,其晶粒大小为15μm左右,施主掺杂Nb5+在TiO2晶粒中的固溶度为1.49%;势垒高度?B为0.28eV,势垒宽度xD为48nm;压敏电压V1mA为5.25V/mm,非线性系数α为4.2,εr为1.1×104。     

低压TiO2系压敏陶瓷的伏安特性实验分析

采用耗尽层近似理论,分析了低压TiO2系压敏陶瓷在直流偏压下的伏安特性,并对ZnO、TiO2和SrTiO3系三种压敏陶瓷的伏安特性进行了测试、分析和比较。结果表明,在晶界势垒不太高(一般为零点几电子伏)及晶界电场强度不太大(约106V/m量级)的情况下,TiO2系压敏陶瓷晶界的电子传输机制不同于ZnO系压敏陶瓷,而与SrTiO3系压敏陶瓷的导电机制相似,属于肖特基热电子发射机制。     

Sr引起的(Co,Ta)掺杂SnO2压敏陶瓷的晶粒尺寸效应

研究了SrCO3对(Co,Ta)掺杂的SnO2压敏陶瓷的微观结构和电学性质的影响。当x(SrCO3)从0增加到2.5%,该SnO2压敏陶瓷的压敏临界电场强度从318V/mm猛增到3624V/mm,而相对介电常数从1509大幅降至69。当x(SrCO3)为2.0%时,样品的压敏电场和非线性系数分别为2204V/mm和24;添加x(SrCO3)为2.5%的样品的压敏电场和非线性系数分别为3624V/mm和22。     

TiO2掺杂导致的SnO2压敏陶瓷晶粒尺寸效应

研究了TiO2掺杂对SnO2-Co2O3-Nb2O5系压敏陶瓷材料电学性能的影响。掺入x(TiO2)为1.00%的陶瓷样品具有最高的密度(r = 6.82 g/cm3),最高的视在势垒电场(EB= 476 V/mm),最高的非线性系数(a = 11.0),最小的相对介电常数。未掺杂的样品阻抗最大。随TiO2掺杂量的增加晶粒逐渐变小,晶粒尺寸的减小归因于未固溶于SnO2晶格而偏析在晶界上的TiO2阻碍相邻SnO2晶粒融合。为了解释SnO2-Co2O3-Nb2O5-TiO2系电学非线性性质的根源,对前人的晶界缺陷势垒模型进行了修正。     

钨掺杂对二氧化钛压敏电阻瓷电性能的影响

通过对样品的伏案性质、介电常数以及晶界势垒的测量和分析,研究了WO3对TiO2压敏电阻瓷电性能的影响。研究发现掺入x(WO3)为0.25%的样品表现出最好的压敏性质,其压敏电压为42.5V/mm,非线性系数α达到9.6,以及较高的相对介电常数(εr=7.41×104),是一种具有较好潜力的电容-压敏电阻器。通过不同烧结温度的实验,发现1 350℃是最佳烧结温度。类比ZnO压敏材料的晶界势垒模型,提出了适合TiO2压敏材料的肖特基势垒模型。     

(Cu,Mg,Nb)掺杂的SnO2压敏材料的性质

研究了 Cu O对 Sn O2 · Mg O· Nb2 O5压敏材料的密度、非线性特性、介电常数的影响。实验发现 ,适当掺杂 Cu O不仅能增大 Sn O2 · Mg O· Nb2 O5材料的致密度 ,而且能提高非线性系数 ,减小漏电流。掺 2 % Cu O(摩尔比 )时 ,Sn O2 · Mg O· Nb2 O5材料的致密度达到理论值的 93% ,非线性系数 α高达 9.5 ,压敏电压 V1 m A高于4 2 3V/ mm。在 2 0～ 2 0 0°C温度范围和 0 .1～ 10 0 0 k Hz频率范围 ,Sn O2 · Cu O· Mg O· Nb2 O5的介电常数变化很小 ,应用晶界缺陷势垒模型 ,对 Sn O2 · Cu O· Mg O· Nb2 O5材料压敏特性进行了解释。     

Mechanism and Development of TiO_2-Doped ZnO-Bi_2O_3-Based Varistors

This paper reviews the history of ZnO varistor,discribes its properties and recenttechnological status and forecasts its evolution.The future development trend is to produce the low-voltage high-energy multi-layer ZnO varistors.After the two additives are classified by their functions,the effect mechanism of Bi_2O_3 and TiO_2 additives are researched theoretically.TiO_2 will make ZnO graingrow bigger and V_ImA/mm be depressed down.Especially the colloid TiO_2 additive in the scale ofnanometer brings about a new method to realize the low voltage of ZnO varistor,which resolves theproblem of how to disturb nanometer powder evenly.Moreover the sintering temperature has prominenteffect on the electrical properties of ZnO varistors.Generally,the appropriate sintering temperature forlow-voltage ZnO varistor ceramics should not be more than 1 250℃.These provide an effective methodand rationale for studying low-voltage ZnO varistors.     

(Ba,Co,Nb)掺杂SnO2压敏材料电学非线性的研究

通过对样品的伏安特性，晶界势垒的测量和分析，研究了BaCO3对新型(Co，Nb)掺杂SnO2压敏材料微观结构和电学性质的影响。晶界势垒高度测量表明，SnO2晶粒尺寸的迅速减小是压敏电压急剧增高的原因。对Ba含量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解释。掺杂x(BaCO3)=0．4％的SnO2压敏电阻击穿电压为最小(140V／mm)；掺杂x(BaCO3)-0．8％的SnO2压敏电阻具有最高非线性系数(α=19．6)，最高的势垒电压(ψB=1．28eV)。     

烧结温度对TiO2压敏陶瓷结构和性能的影响

研究了烧结温度对TiO2压敏陶瓷显微结构、晶界势垒结构和电学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)测试了不同烧结温度对TiO2陶瓷的显微结构;根据热电子发射理论,采用电学性能数据计算了不同烧结温度的晶界势垒结构;讨论了显微结构和势垒结构对TiO2压敏陶瓷电学性能的影响。实验结果表明:烧结温度必须高于致密化的初始温度,但烧结温度过高会形成大量氧空位而在晶粒中形成气孔,影响显微结构的均匀性和致密性,较适合的烧结温度为1 350℃。随烧结温度的增加,TiO2压敏陶瓷的晶粒尺寸长大,Nb5 的固溶度增加,势垒高度与势垒宽度增加,压敏电压降低,而非线性系数和介电常数增加。     

钕掺杂对SnO_2·Co_2O_3·Nb_2O_5压敏电阻瓷电性能的影响

通过对样品的伏安特性,晶界势垒的测量和分析,研究了Nd2O3对SnO2·Co2O3·Nb2O5压敏电阻瓷电性能的影响。发现掺入x(Nb2O3)为0.050%的样品表现出最好的压敏性质,其压敏电压为460.69 V/mm,密度为6.812 g/cm3,非线性系数为18.7。为了说明电学非线性的起源,提出了SnO2压敏材料的一个缺陷势垒模型。     

液相掺杂法可提高ZnO压敏电阻器的性能

用液相掺杂法制备的粉体制成了ＺｎＯ压敏电阻器。ＳＥＭ测试分析及密度测试结果证明,瓷片的微观结构得以改善,从而提高了ＺｎＯ压敏电阻器的性能,其中非线性系数达到６７,通流能力为传统法制作的ＺｎＯ压敏电阻器的２倍。     

TiO2纳米线阵列形成机理及其光致发光特性

采用电化学诱导sol-gel法制备了锐钛矿型TiO2纳米线阵列,初步研究了形成机理和不同沉积时间对其光致发光强度的影响。结果表明:TiO2的生长包括:在含有Ti前驱体的电解质溶液中电沉积钛的羟基氧化物和热处理过程生成TiO2纳米线阵列两个步骤。电化学沉积时间为60min的TiO2纳米线阵列光致发光强度最大,这可能是TiO2与多孔氧化铝模板之间,以及TiO2纳米线的表面与内部之间的相互作用,使得表面氧空位浓度变化的结果。