wolt3gt基功能陶瓷高价氧化物掺杂的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要三氧化钨(W03)是一种具有广泛应用前景的功能材料，在诸如电致变色、有毒气体探测和光化学催化等方面已得到较系统的研究。近年来，人们逐步认识到W03陶瓷的非线性电学性质。由于W03的介电常数高，因此可以在微电子学领域中得到应用。但是，与其它的变阻器材料相比，对W03陶瓷的研究还远远不够，很多电学性质用现有的非线性理论不能完全解释。因此通过对钨基氧化物掺杂改善功能陶瓷电学性质，并对相关的物理机理进行分析研究，具有重要的科学意义和应用价值。本文从制备高价氧化物和碱金属化合物掺杂的W03多晶陶瓷样品出发，以其非线性电学性质为主要研究内容

2、，试图进一步深入了解W03功能材料的电性质。1)采用一般的电子陶瓷制备工艺，制备了高价掺杂的W03基复合陶瓷，研究了不同高价氧化物掺杂对样品的电学行为的影响，并分析了相应样品的微观结构、相结构、非线性等电学性质。主要结论有：(1)高价氧化物掺杂对W03晶粒的影响。V205、Nb205、TazOs掺杂W03均抑制了W03晶粒的生长，(2)高价氧化物掺杂能抑制了三斜相W03的生成，使W03单相化，提高了W03陶瓷在高电场下的电学稳定性，这对W03陶瓷作为压敏电阻是十分有利的。(3)高价氧化物掺杂对于提高W03陶瓷的非线性系数的作用不大。非线性系数基本上在1～3之间。(4)

3、当W03陶瓷中Ta205掺杂量为5％的时候，样品的伏安特性出现了负阻现象。2)研究了高价和低价氧化物混合掺杂的三氧化钨陶瓷的电学性质。实验结果表明，五价金属氧化物和碱金属氧化物共同掺杂的W03陶瓷具有较高的致密性和较大的非线性系数，而且电学性能稳定，没有出现负阻现象。西南交通大学硕士研究生学位论文第1

4、页3)研究了两种高价氧化物(V205，Ta205)混合掺杂W03陶瓷的显微形貌、相结构、I-V特性、阻抗谱。用电子陶瓷工艺制备了(V205，Ta205)双掺杂的W03电子陶瓷。研究了(V205，Tar05)双掺杂对W03陶瓷的微观结构与电学行为的影响。X射线衍射结果表明

5、，(V205，Ta205)掺杂W03能明显的抑制三斜相的形成，使W03陶瓷单相化。I-V特性测试表明，掺杂V205和Ta205后，陶瓷的压敏电压明显增大，非线性系数显著减小。关键词：三氧化钨，压敏电阻，高价氧化物，微结构，相结构，非线性系数，肖特基势垒，负阻现象西南交通大学硕士研究生学位论文第lIl页AbstractTungstentrioxide(W03)，部onekindoffunctionalmaterials，hasbeeninvestigatedsystematicallybecauseofitspotentialfortechnologicalapplic

6、ations，such船electrochromicdevices．gasdetectionandchemicalcatalyst．Inrecentyears，ithasbeenfoundthatdopedW03ceramicsshowgoodnonlinearelectricalpropertiescharacterizedbylowbreakdownvoltageandlowoperatingcurrent．becausethedielectricconstantofW03ishigh，it’Spossibleforpotentialapplicationsinm

7、icro-electronicarea．However,comparewithothervaristormaterial，non-linearcoefficientofW03ceramicsisn’thighenough，thestabilityofI·VcBrveisdebatableandserioushysteresisexist．SOelectricalbehaviorCannotbeexplainwithexistingtheoryaboutnonlinear．Soithasscientificandpracticalsignificanttoinvesti

8、gatethedetailedelectronicpropertiesofdopedtungstenandinvolvedphysicalprinciple．Inthisthesis，startingfromfabricatingW03ceramicsdoped谢mllighvalenceandalkalimetalelementoxides．thenonlinearelectricalpropertiesaremainlyin'FestigatedtounderstandthephysicalmechanismofW03functionalmate