Gd、Ce-WO<,3>功能陶瓷以及纳米WO<,3>电学行为的研究

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三氧化钨(WO3)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WO3陶瓷的非线性电学性质。而且WO3的介电常数高,因此可以作为一种新型的电容-压敏复合材料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,WO3的非线性系数不高,伏安特性曲线的重复性不好,而且还存在严重的电学弛豫现象,很多电学性质用以前非线性理论不能完全解释。对钨基氧化物功能陶瓷作进一步系统深入的研究,探索新颖的物理效应,澄清有关的物理机理,可能发展新型的功能材料思想和器件,具有重要的科学意义和应用价值。本文主要的研究内容和结果有: (1)采用一般的电子陶瓷制备工艺,制备了Gd2O3-WO3复合陶瓷,研究了外界环境温度对样品的电学行为和介电常数的影响,并分析了相应样品的微观结构。发现用WO3 的相变可以很好的解释样品的电学行为和介电常数随温度的变化。(2)我们用简单的湿化学方法制备了纳米WO3和CeO2粉末。通过透射电镜分析表明我们得到的纳米粉的颗粒大小为几十个纳米。(3)研究了热处理温度对纳米WO3 块材电学性能的影响。在室温下对材料的电学性能进行了测量,并且分析了样品的显微结构。结果显示在较低温度下烧结的样品在I-V 特性的测试中出现了对称的负阻,并且样品的电学行为是不稳定的,这种负阻随着烧结温度的升高逐渐减弱,在1000℃负阻现象完全消失,并出现了稳定的微弱的非线性。(4)系统研究了用前躯体是纳米CeO2和WO3制备的Ce掺杂的WO3基陶瓷烧结温度对电学性能的影响。在600~1100℃的温度范围内对样品进行了热处理,在室温下对样品的电学行为和介电常数进行了测量,并对样品的显微结构进行了分析。结果表明在纳米掺杂后的样品中没有负阻现象,随着烧结温度的升高,样品的I-V 曲线从线性变为非线性,样品的相结构也从多相共存变为单一的单斜相存在,电学行为也实现了从不稳定到稳定的转变。(5)通过对上述实验结果的分析,指出现有的以晶粒-晶界处双Schottky 势垒为基
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