BaTiO₃基正溫度系數(shù)電阻（PTC）陶瓷因其安全、性能穩(wěn)定、低成本的優(yōu)勢已經(jīng)成為當(dāng)今世界上主要的熱敏電阻材料。隨著科技的發(fā)展,人們對更低的室溫電阻率和更高的升阻比需求也越來越迫切,而且,迄今為止,對于BaTiO₃基PTC陶瓷的PTC效應(yīng)機(jī)理尚不完全清楚。因此,本文以BaTiO₃為基體,采用固相燒結(jié)法對材料進(jìn)行制備,并通過A位La、Ag雙摻和B位變價(jià)元素Cu的摻雜結(jié)合電場熱處理工藝實(shí)現(xiàn)PTC性能的改善;在此基礎(chǔ)上,通過拉曼光譜、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、紫外-可見吸收光譜（UV）、阻溫曲線和介頻介溫譜對材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征,以揭示陶瓷PTC效應(yīng)的演變規(guī)律與機(jī)制。相結(jié)構(gòu)分析表明,摻雜陶瓷在合適的制備與處理工藝下可以獲得沒有雜相的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陶瓷;La和Ag的引入可以降低陶瓷的室溫電阻率,且當(dāng)摻雜0.2%的La和0.3%的Ag時(shí),陶瓷的室溫電阻率最低,可達(dá)10³數(shù)量級。通過紫外-可見吸收光譜研究發(fā)現(xiàn),摻雜適量的La和Ag可以降低材料的禁帶寬度,改變陶瓷的電輸運(yùn)性質(zhì),從而引起室溫電... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

室溫下BaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文①PTC 是一個(gè)晶界效應(yīng)；②晶界的介電常數(shù)遵循居里—外斯定律并等于單晶的介電常數(shù)；③電子陷阱層沿晶界是二維排列的。海旺假設(shè)在施主摻雜鈦酸鋇陶瓷的晶界中存在一個(gè)二維的受主表面態(tài)，這些受主表面態(tài)與晶粒內(nèi)的載流子相互作用從而產(chǎn)生一個(gè)與溫度有關(guān)的晶粒表面的勢壘層，這些受主表面態(tài)對應(yīng)于很小的能級，海旺稱其為電子陷阱層，它可以從本體中捕獲電子從而形成耗盡層。圖 1-為晶界勢壘示意圖：

當(dāng)兩個(gè)晶粒相接觸時(shí)，兩個(gè)晶粒中的電疇都會在垂直于接觸表面的方向上產(chǎn)生極化分量，如圖1-4 所示。極化電荷可以與晶粒表面電荷相補(bǔ)償。但是此作用迄今為止還沒有實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)。圖 1-4 晶界電疇極化示意圖1.3.1.2 丹尼爾斯模型20 世紀(jì) 70 年代，丹尼爾斯[9]提出晶界鋇空位擴(kuò)散模型，他認(rèn)為鋇空位的產(chǎn)生是材料出現(xiàn) PTC 效應(yīng)的主要原因。當(dāng)材料從高溫冷卻時(shí)，晶界處形成鋇空位，補(bǔ)償晶界處的施主，使晶粒表面形成高阻層。該模型以受主表面態(tài)和鐵電補(bǔ)償理論為基礎(chǔ)，當(dāng)溫度低于居里溫度時(shí)，自發(fā)極化電荷可以全部或部分補(bǔ)償空間電荷，導(dǎo)致晶界勢壘高度降低，因此室溫下電阻率較低；而當(dāng)溫度高于居里溫度時(shí)，自發(fā)極化消失，晶界勢壘高度升高，使得電阻率急劇升高，從而出現(xiàn) PTC 效應(yīng)。此


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