二氧化锡半导体陶瓷的掺杂改性研究

发布时间：2017-09-27 01:27

  本文关键词：二氧化锡半导体陶瓷的掺杂改性研究

  更多相关文章： 二氧化锡 氧化物 掺杂 电阻率 致密度

【摘要】：二氧化锡(SnO_2)是一种金红石结构的n型半导体材料,其晶体结构比较稳定,耐腐蚀性良好,具有较高的熔点,并且在掺杂后有较低的电阻率和良好烧结性能等优点,在光学、电极、气敏材料方面有着广泛的应用。本论文采用陶瓷制备工艺,借助智能电阻仪、体积密度测试仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分别研究了ZnO、Ce O_2、MnO_2、Nb_2O_5、CuO、Li_2CO_3掺杂对SnO_2半导体陶瓷的导电性和体积密度的影响。在SnO_2中加入质量分数为5.8wt.%的Sb2O_3和0.5wt.%的La2O_3以及变量的Zn O和CeO_2,在不同烧结温度下进行烧结,研究发现,在所研究的掺杂量范围内,ZnO的掺杂不改变SnO_2陶瓷的金红石结构,没有杂相生成;当ZnO的添加量为0.7wt.%,烧结温度为1450℃时,陶瓷样品的电阻率达到最小值10.203mΩ·cm,体积密度为5.708g/cm3;对于掺杂CeO_2的陶瓷样品,在所研究的掺杂量范围内,CeO_2的掺杂不改变SnO_2陶瓷的金红石结构,没有杂相生成;当CeO_2的添加量为0.7wt.%时,烧结温度为1430℃时,陶瓷样品的电阻率达到最小值966.68mΩ·cm,体积密度为5.72g/cm3,说明ZnO和CeO_2可以改变SnO_2陶瓷的体积密度和导电性。在SnO_2中加入质量分数为5.8wt.%的Sb2O_3和0.5wt.%的La2O_3以及变量的Nb_2O_5和MnO_2,在不同烧结温度下进行烧结,研究发现,在所研究的掺杂量范围内,Nb_2O_5的掺杂不改变SnO_2陶瓷的金红石结构,没有杂相生成;Nb_2O_5的掺杂对SnO_2陶瓷的体积密度的影响不大,烧结温度为1430℃时,陶瓷样品的电阻率达到最小值36.23Ω·cm,体积密度为5.43g/cm3。对于掺杂MnO_2的陶瓷样品,在所研究的掺杂量范围内,MnO_2的掺杂不改变SnO_2陶瓷的金红石结构,没有杂相生成;烧结温度为1450℃时,MnO_2掺杂量在0.7wt.%时,其晶粒最为饱满,其陶瓷样品密度为5.74 g/cm3,其电阻率为10.89Ω·cm,而在MnO_2掺杂量为0.9wt.%时,其空隙率变大,体积密度降低到5.70 g/cm3。在SnO_2中加入质量分数为5.8wt.%Sb2O_3和0.5wt%的La2O_3以及变量的Li_2CO_3和CuO;在不同烧结温度下进行烧结,研究发现,在所研究的掺杂量范围内,Li_2CO_3的掺杂不改变SnO_2陶瓷的金红石结构,没有杂相生成;Li_2CO_3的掺杂可以促进陶瓷晶粒的长大,其体积密度随着Li_2CO_3的掺杂量的增加而增大,其在最佳烧结温度为1350℃时,Li_2CO_3的掺杂量为0.7wt.%时,其电阻率最小值为5.14mΩ·cm,此时体积密度为5.60 g/cm3,说明Li_2CO_3可以改善SnO_2陶瓷的体积密度和导电性能。CuO掺杂改性SnO_2陶瓷的实验中,研究发现,在所研究的掺杂量范围内,CuO的掺杂不改变SnO_2陶瓷的金红石结构,没有杂相生成;在少量的掺杂后,其晶粒得到了生长,致密度提高,并且随着CuO掺杂量的一直增加,密度也出现继续上升的现象,最高达到5.723 g/cm3,但是通过电阻率的变化规律发现,在烧结温度为1400℃~1470℃时,其电阻率先降低后增加,在1430℃烧结温度烧结时,其电阻率先降低后增加,CuO掺杂量为0.7wt.%时,其电阻率为4.85Ω·cm,当CuO掺杂量超过0.7wt.%时,此时的电阻率有所升高,CuO掺杂量为0.9 wt.%时,其电阻率为8.25Ω·cm。
【关键词】：二氧化锡 氧化物 掺杂 电阻率 致密度
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 引言13-14
• 1.2 二氧化锡的基本用途14-17
• 1.2.1 二氧化锡的研究方向15-17
• 1.3 制备SnO_2半导体陶瓷的方法17-19
• 1.3.1 固相法17
• 1.3.2 化学沉淀法17-18
• 1.3.3 溶胶-凝胶法18
• 1.3.4 水热法18
• 1.3.5 电弧气化合成法18-19
• 1.3.6 低温等离子体化学法19
• 1.3.7 溅射法19
• 1.4 二氧化锡陶瓷的研究进展19-22
• 1.4.1 二氧化锡陶瓷的前期发展19-20
• 1.4.2 二氧化锡陶瓷的现状20
• 1.4.3 二氧化锡陶瓷的研究进展20-22
• 1.5 本论文研究内容22-23
• 第二章 实验部分23-28
• 2.1 实验的原料及所用的仪器23-24
• 2.1.1 实验所用的原料23
• 2.1.2 试验用到的仪器及设备23-24
• 2.2 二氧化锡半导体陶瓷的制备工艺24-26
• 2.3 样品性能的表征26-28
• 第三章 ZnO和CeO_2掺杂SnO_2陶瓷的性能研究28-40
• 3.1 引言28-29
• 3.1.1 实验方案的选择28
• 3.1.2 La2O_3单独掺杂SnO_2的作用机理28-29
• 3.1.3 Sb2O_3单独掺杂SnO_2的作用机理29
• 3.2 ZnO的掺杂对SnO_2陶瓷性能的影响29-34
• 3.2.1 ZnO掺杂SnO_2陶瓷的制备29
• 3.2.2 不同ZnO掺杂量对SnO_2陶瓷体积密度的影响29-30
• 3.2.3 ZnO对SnO_2陶瓷物相组成的影响30-31
• 3.2.4 ZnO不同掺杂量对SnO_2陶瓷的显微结构的影响31-33
• 3.2.5 ZnO掺杂对SnO_2陶瓷电阻率的影响33-34
• 3.3 不同CeO_2掺杂量对SnO_2陶瓷性能的影响34-38
• 3.3.1 CeO_2掺杂SnO_2陶瓷的制备34-35
• 3.3.2 不同CeO_2掺杂量对SnO_2陶瓷烧体积密度的影响35
• 3.3.3 CeO_2掺杂对SnO_2陶瓷物相组成的影响35-36
• 3.3.4 CeO_2不同掺杂量对SnO_2陶瓷的显微结构的影响36-37
• 3.3.5 CeO_2掺杂对SnO_2陶瓷电阻率的影响37-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第四章 Nb_2O_5和MnO_2掺杂SnO_2陶瓷的性能研究40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 不同Nb_2O_5掺杂量对SnO_2陶瓷性能的影响40-45
• 4.2.1 Nb_2O_5掺杂SnO_2陶瓷的制备40
• 4.2.2 不同Nb_2O_5掺杂量对SnO_2陶瓷体积密度的影响40-41
• 4.2.3 Nb_2O_5对SnO_2陶瓷物相组成的影响41-42
• 4.2.4 Nb_2O_5不同掺杂量对SnO_2陶瓷的显微结构的影响42-44
• 4.2.5 Nb_2O_5掺杂对SnO_2陶瓷电阻率的影响44-45
• 4.3 不同MnO_2掺杂量对SnO_2陶瓷性能的影响45-49
• 4.3.1 MnO_2掺杂SnO_2陶瓷的制备45
• 4.3.2 不同MnO_2掺杂量对SnO_2陶瓷体积密度的影响45-46
• 4.3.3 MnO_2掺杂对SnO_2陶瓷物相组成的影响46-47
• 4.3.4 MnO_2不同掺杂量对SnO_2陶瓷的显微结构的影响47-49
• 4.3.5 MnO_2掺杂对SnO_2陶瓷电阻率的影响49
• 4.4 本章小结49-51
• 第五章 Li_2CO_3和CuO掺杂二氧化锡陶瓷的性能研究51-60
• 5.1 引言51
• 5.2 不同Li_2CO_3掺杂量对SnO_2陶瓷性能的影响51-55
• 5.2.1 Li_2CO_3掺杂SnO_2陶瓷的制备51
• 5.2.2 不同Li_2CO_3掺杂量对SnO_2陶瓷体积密度的影响51-52
• 5.2.3 Li_2CO_3对SnO_2陶瓷物相组成的影响52-53
• 5.2.4 Li_2CO_3不同掺杂量对SnO_2陶瓷的显微结构的影响53-54
• 5.2.5 Li_2CO_3掺杂对SnO_2陶瓷电阻率的影响54-55
• 5.3 不同CuO掺杂量对SnO_2陶瓷性能的影响55-59
• 5.3.1 CuO掺杂SnO_2陶瓷的制备55
• 5.3.2 不同CuO掺杂量对SnO_2陶瓷体积密度的影响55-56
• 5.3.3 CuO掺杂对SnO_2陶瓷物相组成的影响56-57
• 5.3.4 CuO不同掺杂量对SnO_2陶瓷的显微结构的影响57-58
• 5.3.5 CuO掺杂对SnO_2陶瓷电阻率的影响58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 结论60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士期间发表论文情况68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨正民;;生产二氧化锡的新方法[J];云南化工技术;1983年01期

2 刘立尧;二氧化锡中铅、铜、铋的导数极谱测定[J];冶金分析;1987年03期

3 杨林宏,张建成,沈悦;分散剂对纳米相二氧化锡制备的影响[J];上海大学学报(自然科学版);2002年03期

4 姚程;盛嘉伟;张俭;;叶腊石基锑掺杂二氧化锡复合导电粉体的制备及电性能[J];高校化学工程学报;2013年01期

5 ;用二氧化锡作发热体生产中碱玻璃纤维[J];玻璃纤维;1973年01期

6 李国盛;;用国产二氧化锡配制乳白釉[J];陶瓷;1986年01期

7 杨国栋;;锡精矿化学法制取二氧化锡及氧化亚锡的技术实践[J];云南冶金;1987年06期

8 陶东平;;气体还原二氧化锡的非等温过程动力学[J];化工冶金;1988年04期

9 赵兰英,程虎,李翎;三元络合光度法测定空气中二氧化锡[J];职业医学;1989年05期

10 戴元宁;难选锡中矿液相氧化法制取二氧化锡[J];有色金属(冶炼部分);1990年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 蒋海燕;戴洪兴;何洪;;蠕虫状介孔二氧化锡的合成及表征[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

2 农永萍;;火焰原子吸收分光光度法测定二氧化锡中铅、铜的研究[A];中国有色金属学会重有色金属冶金学术委员会第八届全国锡锑冶炼及加工生产技术交流会论文集[C];2006年

3 汪庆卫;宁伟;蒋守宏;沈玉君;;二氧化锡电极的研究及其发展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

4 汪庆卫;宁伟;蒋守宏;沈玉君;;二氧化锡电极的研究及其发展[A];全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文集[C];2004年

5 赵娜;李大光;赵丰华;傅维勤;;二氧化锡纳/微米结构材料的制备与表征[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

6 刘畅;匡勤;谢兆雄;郑兰荪;;不同贵金属负载的二氧化锡纳米八面体的气敏性质研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

7 陈帅;齐利民;;二氧化锡纳米棒阵列的可控合成及其高倍率锂电性能[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

8 陈帅;齐利民;;二氧化锡介晶纳米棒阵列及其复合结构的可控合成与锂电性能研究[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第1分会：表面界面与纳米结构材料[C];2013年

9 宗福建;李立君;崔晓东;马洪磊;马瑾;张锡健;计峰;肖洪地;;二氧化锡纳米线的生长机理研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（7）[C];2007年

10 李蕾;曲风玉;;分子筛模板法合成二氧化锡介孔材料及其气敏性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 刘刚;二氧化锡纳米材料的制备及其气敏性能研究[D];上海大学;2015年

2 汪庆卫;稀土掺杂二氧化锡陶瓷电极的制备及性能研究[D];东华大学;2012年

3 王磊;二氧化锡纳米材料的制备与扩展[D];华东理工大学;2011年

4 管越;二氧化锡纳米材料的制备及其气敏特性的研究[D];吉林大学;2014年

5 夏鑫;二氧化锡纳米纤维结构构建及其性能的研究[D];江南大学;2013年

6 江名喜;配合—水热氧化法合成锑掺杂二氧化锡纳米粉末及其吸波性能的研究[D];中南大学;2006年

7 甘露;纳米二氧化锡气敏薄膜的研究[D];华中科技大学;2012年

8 方丽梅;金属离子改性的二氧化锡纳米材料的制备及特性的研究[D];电子科技大学;2009年

9 秦苏梅;SnO_2基材料的合成及性质研究[D];华东师范大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高宇曦;负载型二氧化锡基纳米材料的制备、表征及其甲醇电氧化催化性能的研究[D];内蒙古大学;2015年

2 许旺旺;SnO_2/导电聚合物异质结构纳米棒阵列的构筑及其电化学性能研究[D];武汉理工大学;2014年

3 李颖;氧化锑锡（ATO）的制备及其性能的研究[D];西南交通大学;2015年

4 史雅琪;聚苯胺及其复合纳米纤维的制备与表征[D];大连交通大学;2015年

5 蒋建忠;三维石墨烯基氧化锡多元复合材料的锂电性能研究[D];上海应用技术学院;2015年

6 汪文峰;二氧化锡—碳基复合材料在锂离子电池中的应用[D];上海大学;2015年

7 陈程;氟磷共掺杂二氧化锡（FPTO）导电材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2015年

8 张硕;二氧化锡纳米结构的可控合成及其在量子点敏化光伏电池中的应用[D];河南师范大学;2015年

9 张琳;NO在洁净及掺杂Cu的SnO_2体系的第一性原理研究[D];河南师范大学;2015年

10 陈俊超;二氧化锡与伽马氧化铝纳米材料表面结构的固体核磁共振研究[D];南京大学;2015年

，

本文编号：926899