三氧化钨陶瓷非线性伏安特性研究.pdfVIP

花中秋 等 ：三氧化钨陶瓷非线性伏安特性研究 三氧化钨陶瓷非线性伏安特性研究 花 中秋 ，王海庆 ，赵洪旺 ，董 亮 ，王 豫 (1．西南交通大学 电气工程学院，四川 成都 610031； 2．西南交通大学 材料科学与工程学院，四川 成都 610031) 摘 要： 采用传统陶瓷工艺制备 了三氧化钨 (WO。) 陶瓷非线性特性和晶界电阻的影响。 陶瓷，研 究了淬火工艺和气氛条件下热处理对Wo。陶 2 实 验 瓷非线性特性 的影 响。XRD和 SEM 微结构分析显 示，陶瓷样品经不同气氛下的热处理后，微结构特征没 2．1 样品制备 有发生变化；电学测量表 明，陶瓷样品的电学特性发生 实验采用原材料为分析纯的 WO。粉末 (纯度 了显著的变化 ，高温下淬火和淬火后在 N ，Ar气氛条 99．9 ，质量分数)，为提高 Wo。粉末 的比表面积 ，促 件处理的样品，表现出线性小电阻行为，而正常烧结和 进陶瓷的烧结能力 ，以获得致密度高的陶瓷样品，将原 在富氧条件下处理的淬火样品则呈现 出明显的非线性 料在玛瑙研钵 中研磨 10h，加入 PVA造粒在 100MPa 行为。根据 实验结果认为，WO。陶瓷非线性特性可能 压力下压制成型，在 1100℃下保温2h。烧结后的陶瓷 起源于陶瓷冷却过 程 中，晶粒 内外非平衡缺 陷形成和 样品表面涂覆 In-Ga电极材料 ，进行 电学测量。为研 迁移而产生的晶界势垒。 究不同气氛对 陶瓷样品非线性行为的影响 ，分别对 陶 关键词 ： Wo。陶瓷 ；非线性 ；势垒 瓷样品进 行 了淬火和气氛处理 。在 1100℃，保温 2h 中图分类号： TN304 文献标识码 ：A 后将样品取出迅速放人液氮中淬火至室温 ，将淬火后 文章编号 ：1001—9731(2010)08—1343—04 的陶瓷样品置于不 同的气氛条件下加热至 850℃保温 2h炉冷至室温 。由于不需添加掺杂物烧结的WO。陶 1 引 言 瓷样品，也具有优 良的非线性特性且结构简单，无掺杂 压敏电阻因具有优异的电学非线性特性 ，其 电阻 物的影响，为研究带来 了方便是研究压敏行为 的理想 随电压的增加而急剧减小 ，广泛应用于各种 电子线路 材料。因此 ，本文选择无掺杂物烧结的wo。陶瓷样 品 中的稳压和保护器件 [1]。ZnO是最为常见 的压敏 电 (统称为 WO。陶瓷)为研究对象 。 阻材料主要应用于航空、航天 、邮电、铁路 、汽车和家用 2．2 样品测量 电器等领域 ]。但 随着集成 电路 的快速发展 ，各种 电 采用数字源表 (Keithley2400)测试实验样品的 子元器件的驱动电压及耐压值逐渐下降，由于 Zn0陶 特性 曲线 ，利用精密阻抗分析仪 (HP4294A)在 4O 瓷压敏较高和介 电常数较低 ，限制 了其在低压微 电子 ~ 2MHz范围内对样品的阻抗进行测量。利用扫描 电 领域的应用 [2]。因此近些年来 ，低压压敏电阻材料 ，如 子 显 微 镜 和 配 套 的 能 谱 分 析 仪 (SEM，FEI TiO 、SrTiO。和 wo。的研究受到了广泛 的关注 j。 QUANTA200)和 X 射 线 衍 射 (XRD，7602EA 1994年 Makarov和 Trontelj首先报道 了WO3陶瓷中 ALMELO)，研究陶瓷样品的微观特性 。 的非线性行为 ]；王豫等人 ’研究显示，WO。陶瓷材 为测量 陶瓷样 品的非线性系数 (压敏系数)，引入 料具有极低的