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鈦酸鍶的概述
時間:2022-12-05 閱讀:
    鈦酸鍶的應(yīng)用背景及概述
 

    鈦酸鍶的應(yīng)用背景及概述

    鈦酸鍶具有較高的介電常數(shù),是電子陶瓷粉體的重要原料,其制品具有介電耗損低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,因而在電子工業(yè)上被廣泛應(yīng)用。自然科學(xué)雜志對鈦酸鍶制備的報道很多,最典型的方法是2002年無機(jī)鹽工業(yè)的“鈦酸鍶粉體合成新方法研究”所提供的實驗室方法,該方法以四氯化鈦和氯化鍶為原料、碳酸銨和氨水作為沉淀劑,使用化學(xué)共沉淀法合成鈦酸鍶粉體,研究了工藝條件對產(chǎn)品純度和鍶鈦比的影響。

    反應(yīng)條件為四氯化鈦和氯化鍶摩爾比為 1.02,碳酸銨和氯化鍶摩爾比為1.40,反應(yīng)溫度為室溫,需要在900℃煅燒4小時;該種方法的缺點是需要長時間的煅燒,可能因部分鈦酸鍶的晶粒長大而使粒度分布不均勻;此外有研究對鈦酸鍶地結(jié)晶機(jī)理進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述,但其配制方法和合成鈦酸鍶的溶液在工業(yè)生產(chǎn)中可行性較差。世界上制備鈦酸鍶的方法有固相法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、有機(jī)配合物前驅(qū)體法等工藝。

    固相法工藝是將氧化鈦和碳酸鍶進(jìn)行高溫灼燒,由于灼燒后的鈦酸鍶粒度分布不易控制、純度低,從而極大地影響產(chǎn)品的性能。共沉淀法是液相化學(xué)反應(yīng)合成超細(xì)高純金屬氧化物顆粒最早采用的方法,沉淀法成本較低,但有如下問題:沉淀物通常為膠狀物,水洗、過濾較困難;沉淀劑作為雜質(zhì)易混入,沉淀過程中各種成分可能發(fā)生偏析,水洗時部分沉淀物發(fā)生溶解。

    此外由于大量金屬離子不容易發(fā)生沉淀反應(yīng),因此這種方法適用面也較窄。溶膠-凝膠 法一般采用有機(jī)金屬醇鹽為原料,通過水解、聚合、干燥等過程得到固體的前驅(qū)物,最后再經(jīng)適當(dāng)熱處理得到納米材料;由于采用金屬醇鹽為原料,使該方法成本較高,同時凝膠過程較慢,因此一般合成周期較長。

    此外,一些不容易通過水解聚合的金屬離子較難牢固地結(jié)合到凝膠網(wǎng)絡(luò)中,從而使得該方法制得的超細(xì)高純復(fù)合氧化物種類有限。因此,若使用目前的固相法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、有機(jī)配合物前驅(qū)體法等工藝制備的鈦酸鍶均存在著不足和缺陷。

    鈦酸鍶是電子工業(yè)重要原料,用以自動調(diào)節(jié)加熱元件和制造具有消磁作用的元器件。在陶瓷領(lǐng)域中用做制造陶瓷電容器、壓電陶瓷材料、陶瓷敏感元件、微波陶瓷元件。還可用做顏料、搪瓷、耐熱材料、絕緣材料。鈦酸鍶單晶可用做光學(xué)材料及人造寶石。
 
鈦酸鍶生產(chǎn)廠家
鈦酸鍶粉末

     鈦酸鍶晶體具有高折射指數(shù)和高介電常數(shù),它的單晶體被用作光學(xué)材料及人造寶石。以鈦酸鍶為基材的低溫超導(dǎo)體也已制成。其應(yīng)用舉例如下:

    1. 制備一種工藝簡單,穩(wěn)定性好的鈦酸鍶晶體管。

    采用替位摻雜法,使用激光分子束外延,脈沖激光沉積,磁控濺射,電子束蒸發(fā)或分子束外延等制膜方法,在單晶基片(如SrTiO3, YSZ,LaAlO3,Nb:SrTiO3等)上制備出n型鈦酸鍶SrAxTi1-xO3或 Sr1-xLaxTiO3薄膜材料,其中A是Nb或Sb;制備出p型鈦酸鍶SrBxTi1-xO3 薄膜材料,其中B是In或Mn。所有x的取值范圍為0.005-0.5。

    把一層p型鈦酸鍶和一層n型鈦酸鍶外延在一起,這兩層導(dǎo)電類型不同的鈦酸鍶薄膜在界面處就形成一個p-n結(jié),這個p-n結(jié)就構(gòu)成了鈦酸鍶晶體二極管;把一層p型鈦酸鍶和一層n型鈦酸鍶和另一層p型鈦 酸鍶外延在一起,這三層鈦酸鍶薄膜就形成一個p-n-p結(jié),這個p- n-p結(jié)就構(gòu)成了p-n-p鈦酸鍶三極管;把一層n型鈦酸鍶,一層p型 鈦酸鍶和另一層n型鈦酸鍶外延在一起,這三層鈦酸鍶薄膜就形成了 一個n-p-n結(jié),這個n-p-n結(jié)就構(gòu)成了n-p-n鈦酸鍶三極管。

    所述的鈦酸鍶晶體管,采用全外延工藝,因此每層的層厚和載流子濃度都較鍺硅晶體管更易控制,且結(jié)面更銳,而鈦酸鍶熔點高,穩(wěn)定性好,故鈦酸鍶晶體管將成為一種廣泛應(yīng)用的電子器件,亦可發(fā)展成為鈦酸鍶集成電路。

    2. 制備一種非晶鈦酸鍶薄膜器件的制備方法,

    包括:在基底表面旋涂底電極溶液后退火,形成底電極;在所述底電極表面旋涂鈦酸鍶溶液后進(jìn)行烘烤,形成酸鍶薄膜;將所述鈦酸鍶薄膜進(jìn)行退火處理,形成非晶薄膜;在所述非晶薄膜表面進(jìn)行電子束蒸發(fā)濺射形成頂電極,得到非晶鈦酸鍶薄膜器件。

    該非晶鈦酸鍶薄膜器件的最大的創(chuàng)新點在器件的主體氧化物薄膜層為非晶薄膜,并且制備方法工藝簡單,制備過程中對溫度的要求較低,能夠進(jìn)行批量生產(chǎn),而且制備得到的鈦酸鍶薄膜器件的穩(wěn)定性好、耐疲勞能夠循環(huán)使用,開關(guān)比大,400℃退火時開關(guān)比達(dá)到103,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
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