掺杂WO3陶瓷非线性电性及其薄膜电致变色的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文掺杂WO<,3>陶瓷非线性电性及其薄膜电致变色的研究姓名：杨林峰申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：姚凯伦20030711摘要三氧化钨(W03)是一种具有广泛应用前景的功能材料，特别是在诸如电致变色、非线性电学性质(压敏电阻)方面有良好的应用前景。我国是名列世界第一的钨资源大国，但对钨氧化物物理性质的研究远落后于欧美和日本等国家。因此，深入系统地研究钨氧化物的电学性质，就具有重要的科学意义和应用价值。本文制备了掺杂的W03多晶陶瓷块体和薄膜样品，并深入研究了掺杂以及制备工艺对三氧化钨的压敏性及电致变色性能的影响

2、。用V伪掺杂W03陶瓷，掺杂范围从0.5mol%到15mol%，扫描电镜照片显示掺钒后，样品晶粒远远要比纯的W03晶粒小。虽然晶粒的减小与V205有关，但与V205的含量却没有明显的关系。但随着钒含量的增加，W03陶瓷致密度也随之增加。由XRD结果知，钒的掺入抑制了三氧化钨三斜相的生长，同时与三氧化钨反应生成的新相V2W06与三氧化钨单斜相共存。对W03-V205陶瓷样品系统的研究了烧结温度、环境温度、电极对其的影响。结果表明，W03-V205陶瓷的非线性电学性质是本身所具有的属性，并不单单受电极的影响。烧结温度为1000℃的W03-V2伪(V3

3、.5mo1%)在室温下有最大的压敏系数。=3.44(Ag电极、JI=0.1mA/c耐)。这是由于掺钒后抑制了三氧化钨三斜相，同时生成新相V2WO‘所致。另一个有趣的现象是W03-V205(V0.5mol%)在较低的温度下几乎没有压敏性，但在温度升高至350℃附近开始具有良好的非线性电学性质。这与在330℃时三氧化钨陶瓷存在一个单斜相向正交相转变有关。用射频磁控溅射法沉积了W-Tb-0薄膜，系统地研究了不同比例的Tb对三氧化钨薄膜电致变色性能的影响。对比在2Pa和4Pa下沉积的W-Tb-0薄膜的结果，Tb含量为1.95mo1%的W-Tb-。薄膜有最

4、大的电荷注入密度Q=42.8mC/cm2。从AFM照片中可以看出与纯的W03薄膜相比，Tb含量为1.95mo1%的W-Tb-0薄膜明显具有多孔性，更利于离子在其内部通过。关键词:W03-V205陶瓷，非线性电学性质，伏安特性，电致变色，W-Tb-0薄膜AbstractTungstentrioxide(WO3),asonekindoffunctionalmaterialswithgreatpotentialfortechnologicalapplicationssuchaselectrochromicdevices,varistorhasbeeni

5、nvestigatedsystematically.Chinaisthenumberonetungstenreserveintheworld.Itisveryimportanttoinvestigatethedetailedelectricalpropertiesoftungstenoxide.Inthisarticle,thepolycrystallinedopedW03ceramicbulkandthinfilmshavebeenfabricated,andtheeffectoftechniqueanddopingontheW03specim

6、ensarestudied.Thedensificationbehavior,themicrostructureandtheelectricalpropertiesofW03ceramicswithVz05astheonlyadditiverangingfrom0.5to15mol%werestudied.TheSEMphotosindicatethatthegrainsizeofW03-凡伪specimensissmallerthanthatofthepureW03.TheadditionsofVz05toW03showatendencytoe

7、nhancethedensificationrateandtorestraingraingrowth.TheX-raydiffractionrevealthatthesinteredspecimenshaveatwo-phasemicrostructure:monoclinicW03phaseand凡W06phase.Theelectricalpropertiesofallspecimensweremeasuredfordifferenttemperaturesandelectrodes.Atroomtemperature,theV3.5mol%

8、specimensinteredat10000Cexhibitsthebestnonlinearcharacteristics.TheV