本文關(guān)鍵詞：二氧化錫半導(dǎo)體陶瓷的摻雜改性研究

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【摘要】：二氧化錫(SnO_2)是一種金紅石結(jié)構(gòu)的n型半導(dǎo)體材料,其晶體結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,耐腐蝕性良好,具有較高的熔點,并且在摻雜后有較低的電阻率和良好燒結(jié)性能等優(yōu)點,在光學(xué)、電極、氣敏材料方面有著廣泛的應(yīng)用。本論文采用陶瓷制備工藝,借助智能電阻儀、體積密度測試儀、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等方法分別研究了ZnO、Ce O_2、MnO_2、Nb_2O_5、CuO、Li_2CO_3摻雜對SnO_2半導(dǎo)體陶瓷的導(dǎo)電性和體積密度的影響。在SnO_2中加入質(zhì)量分數(shù)為5.8wt.%的Sb2O_3和0.5wt.%的La2O_3以及變量的Zn O和CeO_2,在不同燒結(jié)溫度下進行燒結(jié),研究發(fā)現(xiàn),在所研究的摻雜量范圍內(nèi),ZnO的摻雜不改變SnO_2陶瓷的金紅石結(jié)構(gòu),沒有雜相生成;當ZnO的添加量為0.7wt.%,燒結(jié)溫度為1450℃時,陶瓷樣品的電阻率達到最小值10.203mΩ·cm,體積密度為5.708g/cm3;對于摻雜CeO_2的陶瓷樣品,在所研究的摻雜量范圍內(nèi),CeO_2的摻雜不改變SnO_2陶瓷的金紅石結(jié)構(gòu),沒有雜相生成;當CeO_2的添加量為0.7wt.%時,燒結(jié)溫度為1430℃時,陶瓷樣品的電阻率達到最小值966.68mΩ·cm,體積密度為5.72g/cm3,說明ZnO和CeO_2可以改變SnO_2陶瓷的體積密度和導(dǎo)電性。在SnO_2中加入質(zhì)量分數(shù)為5.8wt.%的Sb2O_3和0.5wt.%的La2O_3以及變量的Nb_2O_5和MnO_2,在不同燒結(jié)溫度下進行燒結(jié),研究發(fā)現(xiàn),在所研究的摻雜量范圍內(nèi),Nb_2O_5的摻雜不改變SnO_2陶瓷的金紅石結(jié)構(gòu),沒有雜相生成;Nb_2O_5的摻雜對SnO_2陶瓷的體積密度的影響不大,燒結(jié)溫度為1430℃時,陶瓷樣品的電阻率達到最小值36.23Ω·cm,體積密度為5.43g/cm3。對于摻雜MnO_2的陶瓷樣品,在所研究的摻雜量范圍內(nèi),MnO_2的摻雜不改變SnO_2陶瓷的金紅石結(jié)構(gòu),沒有雜相生成;燒結(jié)溫度為1450℃時,MnO_2摻雜量在0.7wt.%時,其晶粒最為飽滿,其陶瓷樣品密度為5.74 g/cm3,其電阻率為10.89Ω·cm,而在MnO_2摻雜量為0.9wt.%時,其空隙率變大,體積密度降低到5.70 g/cm3。在SnO_2中加入質(zhì)量分數(shù)為5.8wt.%Sb2O_3和0.5wt%的La2O_3以及變量的Li_2CO_3和CuO;在不同燒結(jié)溫度下進行燒結(jié),研究發(fā)現(xiàn),在所研究的摻雜量范圍內(nèi),Li_2CO_3的摻雜不改變SnO_2陶瓷的金紅石結(jié)構(gòu),沒有雜相生成;Li_2CO_3的摻雜可以促進陶瓷晶粒的長大,其體積密度隨著Li_2CO_3的摻雜量的增加而增大,其在最佳燒結(jié)溫度為1350℃時,Li_2CO_3的摻雜量為0.7wt.%時,其電阻率最小值為5.14mΩ·cm,此時體積密度為5.60 g/cm3,說明Li_2CO_3可以改善SnO_2陶瓷的體積密度和導(dǎo)電性能。CuO摻雜改性SnO_2陶瓷的實驗中,研究發(fā)現(xiàn),在所研究的摻雜量范圍內(nèi),CuO的摻雜不改變SnO_2陶瓷的金紅石結(jié)構(gòu),沒有雜相生成;在少量的摻雜后,其晶粒得到了生長,致密度提高,并且隨著CuO摻雜量的一直增加,密度也出現(xiàn)繼續(xù)上升的現(xiàn)象,最高達到5.723 g/cm3,但是通過電阻率的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn),在燒結(jié)溫度為1400℃~1470℃時,其電阻率先降低后增加,在1430℃燒結(jié)溫度燒結(jié)時,其電阻率先降低后增加,CuO摻雜量為0.7wt.%時,其電阻率為4.85Ω·cm,當CuO摻雜量超過0.7wt.%時,此時的電阻率有所升高,CuO摻雜量為0.9 wt.%時,其電阻率為8.25Ω·cm。
【關(guān)鍵詞】：二氧化錫 氧化物 摻雜 電阻率 致密度
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 引言13-14
• 1.2 二氧化錫的基本用途14-17
• 1.2.1 二氧化錫的研究方向15-17
• 1.3 制備SnO_2半導(dǎo)體陶瓷的方法17-19
• 1.3.1 固相法17
• 1.3.2 化學(xué)沉淀法17-18
• 1.3.3 溶膠-凝膠法18
• 1.3.4 水熱法18
• 1.3.5 電弧氣化合成法18-19
• 1.3.6 低溫等離子體化學(xué)法19
• 1.3.7 濺射法19
• 1.4 二氧化錫陶瓷的研究進展19-22
• 1.4.1 二氧化錫陶瓷的前期發(fā)展19-20
• 1.4.2 二氧化錫陶瓷的現(xiàn)狀20
• 1.4.3 二氧化錫陶瓷的研究進展20-22
• 1.5 本論文研究內(nèi)容22-23
• 第二章 實驗部分23-28
• 2.1 實驗的原料及所用的儀器23-24
• 2.1.1 實驗所用的原料23
• 2.1.2 試驗用到的儀器及設(shè)備23-24
• 2.2 二氧化錫半導(dǎo)體陶瓷的制備工藝24-26
• 2.3 樣品性能的表征26-28
• 第三章 ZnO和CeO_2摻雜SnO_2陶瓷的性能研究28-40
• 3.1 引言28-29
• 3.1.1 實驗方案的選擇28
• 3.1.2 La2O_3單獨摻雜SnO_2的作用機理28-29
• 3.1.3 Sb2O_3單獨摻雜SnO_2的作用機理29
• 3.2 ZnO的摻雜對SnO_2陶瓷性能的影響29-34
• 3.2.1 ZnO摻雜SnO_2陶瓷的制備29
• 3.2.2 不同ZnO摻雜量對SnO_2陶瓷體積密度的影響29-30
• 3.2.3 ZnO對SnO_2陶瓷物相組成的影響30-31
• 3.2.4 ZnO不同摻雜量對SnO_2陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)的影響31-33
• 3.2.5 ZnO摻雜對SnO_2陶瓷電阻率的影響33-34
• 3.3 不同CeO_2摻雜量對SnO_2陶瓷性能的影響34-38
• 3.3.1 CeO_2摻雜SnO_2陶瓷的制備34-35
• 3.3.2 不同CeO_2摻雜量對SnO_2陶瓷燒體積密度的影響35
• 3.3.3 CeO_2摻雜對SnO_2陶瓷物相組成的影響35-36
• 3.3.4 CeO_2不同摻雜量對SnO_2陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)的影響36-37
• 3.3.5 CeO_2摻雜對SnO_2陶瓷電阻率的影響37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 Nb_2O_5和MnO_2摻雜SnO_2陶瓷的性能研究40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 不同Nb_2O_5摻雜量對SnO_2陶瓷性能的影響40-45
• 4.2.1 Nb_2O_5摻雜SnO_2陶瓷的制備40
• 4.2.2 不同Nb_2O_5摻雜量對SnO_2陶瓷體積密度的影響40-41
• 4.2.3 Nb_2O_5對SnO_2陶瓷物相組成的影響41-42
• 4.2.4 Nb_2O_5不同摻雜量對SnO_2陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)的影響42-44
• 4.2.5 Nb_2O_5摻雜對SnO_2陶瓷電阻率的影響44-45
• 4.3 不同MnO_2摻雜量對SnO_2陶瓷性能的影響45-49
• 4.3.1 MnO_2摻雜SnO_2陶瓷的制備45
• 4.3.2 不同MnO_2摻雜量對SnO_2陶瓷體積密度的影響45-46
• 4.3.3 MnO_2摻雜對SnO_2陶瓷物相組成的影響46-47
• 4.3.4 MnO_2不同摻雜量對SnO_2陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)的影響47-49
• 4.3.5 MnO_2摻雜對SnO_2陶瓷電阻率的影響49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 第五章 Li_2CO_3和CuO摻雜二氧化錫陶瓷的性能研究51-60
• 5.1 引言51
• 5.2 不同Li_2CO_3摻雜量對SnO_2陶瓷性能的影響51-55
• 5.2.1 Li_2CO_3摻雜SnO_2陶瓷的制備51
• 5.2.2 不同Li_2CO_3摻雜量對SnO_2陶瓷體積密度的影響51-52
• 5.2.3 Li_2CO_3對SnO_2陶瓷物相組成的影響52-53
• 5.2.4 Li_2CO_3不同摻雜量對SnO_2陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)的影響53-54
• 5.2.5 Li_2CO_3摻雜對SnO_2陶瓷電阻率的影響54-55
• 5.3 不同CuO摻雜量對SnO_2陶瓷性能的影響55-59
• 5.3.1 CuO摻雜SnO_2陶瓷的制備55
• 5.3.2 不同CuO摻雜量對SnO_2陶瓷體積密度的影響55-56
• 5.3.3 CuO摻雜對SnO_2陶瓷物相組成的影響56-57
• 5.3.4 CuO不同摻雜量對SnO_2陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)的影響57-58
• 5.3.5 CuO摻雜對SnO_2陶瓷電阻率的影響58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況68

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