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1、SrTiO3双功能陶瓷的施主掺杂研究■第l4卷第2期2000年4月材料研究CHINESEJoURNALOFMATERIALSRESEARCHV01_14No.2April2000SrTiO3双功能陶瓷的施主掺杂研究7乙…一默嘉气实…硎q_7(1.西安交通大卓j元电气绝缘国家重点实室2.广l州通信研究所)7川Z夥摘要研究了25%N2+75%H2(体积分数)强还原烧结气氰_r施主添加剂Nb20.~,La20:~时SrTi03职功能陶瓷半导他的作用规律,结果表明随着添加蛄的增大,Nb2O2掺杂试样的表观电
2、阻率单调下降.而La2Oa掺杂试样的表观电阻率呈"U"形曲线研究了在La2O3高,低两种舔加址『,饶结温度对半导化的作用规律,实验结果表明随着烧结温度的升高高捧杂试样的表观电阻率迁渐升.『『『i低接杂试样逐渐下降在XRDIR,PAT等现代测试手段分析的基础L对I:进实验现象进行r理蛇分析关曩调srT;oa陶瓷施主捧杂半导化分娄号TM283,文章编号1005-3093(2000)02-0193-[35DoNoRDoPINGBEHAVIoRINSrTiOaCAPACIToR—VARISToRCERAMI
3、CSSINTER.EDINSTRoNGYREDUCINGATMoSPHER.ELIJianyinghLIShengtaoZHUANGYah0(1.StateKeyLaboratoryolElectricalInsulationforPowerEquipment,Xi'0nJiaotongUniversityXi'an7100,t92.GuangzhouCommunicationInstitute)ABSTRACTTheeffectsofNb205andLa203donoradditionsinSrT
4、iOadoublefunctionceramicssinteredinstronglyreducingatmospherewereexperimentallystudied.ItWaSshownthatwithanincreaseofaddition,theapparentresistivityofNb2Os-dopedsampledecreasedmonotonicallyandthatofLa203-dopedsamplesshowedaU—pecurveTheeffectofsintering
5、temperatureonsemiconductingundertheconditionsofhighandlowLa203additionswasalsostudied,Itwasshownthatwithanincreaseofsinteringtemperature,theapparentresistivityofhigh-dopedsamplesincreasedwhilethatoflow-dopedsamplesdecreasedTheexperimentalresultshavebee
6、nexplainedonthebasisofXRD,IRandPATresults.KEYW0RDSSrTiOaceramics.donordoping.semiconductingSrTiO3双功能陶瓷的施主掺杂是用高价阳离子替代sr"或T,产生自由电子促进瓷体晶粒半导化.目前有关SrTiO3双功能陶瓷臆主掺杂的半导化理论主要有两种:一种是电价朴1999年3月4日收到韧精:1999年10月29日收刊修改穑.本文联系^:李建英.博士研究生.西安市710049.西l鸯交通大学电力设舒电气绝缘罔客甫骑窀
7、Towhomcorrespondenceshouldbeaddressed194材料研究14卷偿半导化理论I1J,认为高价离子替位产生的自由电子被Ti捕获,形成Ti"e;另一种是氧挥发理论_2l3J,认为高价离子掺杂造成锶空位VSr,锶空位削弱了邻近的Ti—O化学键促进了晶格氧的挥发,形成氧空位,氧空位电离产生自由电子陶瓷材料是一种含有多相的复杂体系,施主掺杂还会影响到晶界结构.5】,液相特性[6l7】,晶粒生长l8_.】等,有时还会导致施主杂质的自补偿行为110},因此施主掺杂研究是SrTiO3双
8、功能陶瓷研究的重要方面实现SrTiOa双功能陶瓷半导化的另一个必要条件是在还原性气氛下烧结一般使用的是弱还原气氛,H2的体积分数不超过3o%本文研究在强还原气氛下,SrTiO3陶瓷中的施主掺杂规律.1实验方法取等摩尔量的SrCO3和TiO2粉料固相合成SrTiO3主料.加入SiO2,A12O3,TiO2等烧结助熔剂,采用Nb20~,La203两种施主添加剂,其添加量的摩尔分数分别为0,0,3%.05%,1.0%和1.5%烧结气氛是液氨分解得到的25%N2+75%H2(
