BaTiO 3 基PTC陶瓷的制备与热敏电阻性能
发布时间：2022-01-11 02:18
BaTiO3基正温度系数电阻（PTC）陶瓷因其安全、性能稳定、低成本的优势已经成为当今世界上主要的热敏电阻材料。随着科技的发展,人们对更低的室温电阻率和更高的升阻比需求也越来越迫切,而且,迄今为止,对于BaTiO3基PTC陶瓷的PTC效应机理尚不完全清楚。因此,本文以BaTiO3为基体,采用固相烧结法对材料进行制备,并通过A位La、Ag双掺和B位变价元素Cu的掺杂结合电场热处理工艺实现PTC性能的改善;在此基础上,通过拉曼光谱、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见吸收光谱（UV）、阻温曲线和介频介温谱对材料的结构与性能进行表征,以揭示陶瓷PTC效应的演变规律与机制。相结构分析表明,掺杂陶瓷在合适的制备与处理工艺下可以获得没有杂相的钙钛矿结构陶瓷;La和Ag的引入可以降低陶瓷的室温电阻率,且当掺杂0.2%的La和0.3%的Ag时,陶瓷的室温电阻率最低,可达103数量级。通过紫外-可见吸收光谱研究发现,掺杂适量的La和Ag可以降低材料的禁带宽度,改变陶瓷的电输运性质,从而引起室温电...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
室温下BaTiO3的晶体结构
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文①PTC 是一个晶界效应；②晶界的介电常数遵循居里—外斯定律并等于单晶的介电常数；③电子陷阱层沿晶界是二维排列的。海旺假设在施主掺杂钛酸钡陶瓷的晶界中存在一个二维的受主表面态，这些受主表面态与晶粒内的载流子相互作用从而产生一个与温度有关的晶粒表面的势垒层，这些受主表面态对应于很小的能级，海旺称其为电子陷阱层，它可以从本体中捕获电子从而形成耗尽层。图 1-为晶界势垒示意图：
当两个晶粒相接触时，两个晶粒中的电畴都会在垂直于接触表面的方向上产生极化分量，如图1-4 所示。极化电荷可以与晶粒表面电荷相补偿。但是此作用迄今为止还没有实验可以证实。图 1-4 晶界电畴极化示意图1.3.1.2 丹尼尔斯模型20 世纪 70 年代，丹尼尔斯[9]提出晶界钡空位扩散模型，他认为钡空位的产生是材料出现 PTC 效应的主要原因。当材料从高温冷却时，晶界处形成钡空位，补偿晶界处的施主，使晶粒表面形成高阻层。该模型以受主表面态和铁电补偿理论为基础，当温度低于居里温度时，自发极化电荷可以全部或部分补偿空间电荷，导致晶界势垒高度降低，因此室温下电阻率较低；而当温度高于居里温度时，自发极化消失，晶界势垒高度升高，使得电阻率急剧升高，从而出现 PTC 效应。此
本文编号：3581884
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
室温下BaTiO3的晶体结构
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文①PTC 是一个晶界效应；②晶界的介电常数遵循居里—外斯定律并等于单晶的介电常数；③电子陷阱层沿晶界是二维排列的。海旺假设在施主掺杂钛酸钡陶瓷的晶界中存在一个二维的受主表面态，这些受主表面态与晶粒内的载流子相互作用从而产生一个与温度有关的晶粒表面的势垒层，这些受主表面态对应于很小的能级，海旺称其为电子陷阱层，它可以从本体中捕获电子从而形成耗尽层。图 1-为晶界势垒示意图：
当两个晶粒相接触时，两个晶粒中的电畴都会在垂直于接触表面的方向上产生极化分量，如图1-4 所示。极化电荷可以与晶粒表面电荷相补偿。但是此作用迄今为止还没有实验可以证实。图 1-4 晶界电畴极化示意图1.3.1.2 丹尼尔斯模型20 世纪 70 年代，丹尼尔斯[9]提出晶界钡空位扩散模型，他认为钡空位的产生是材料出现 PTC 效应的主要原因。当材料从高温冷却时，晶界处形成钡空位，补偿晶界处的施主，使晶粒表面形成高阻层。该模型以受主表面态和铁电补偿理论为基础，当温度低于居里温度时，自发极化电荷可以全部或部分补偿空间电荷，导致晶界势垒高度降低，因此室温下电阻率较低；而当温度高于居里温度时，自发极化消失，晶界势垒高度升高，使得电阻率急剧升高，从而出现 PTC 效应。此
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