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《华中科技大学》 2008年
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微纳半导体陶瓷及其敏感元件研究

刘欢  
【摘要】: 半导体陶瓷是一类具有半导体特性的无机非金属多晶材料,其敏感元件在微电子、光电、激光等高技术领域获得了广泛的应用。随着微电子技术的飞速发展,半导体陶瓷的微纳化已成为近年来最为活跃的研究热点之一。本文尝试从半导体陶瓷粉体的纳米化技术出发,系统地研究微纳半导体陶瓷及其敏感元件的关键制备技术,探讨微纳尺度多晶半导体陶瓷的导电机理,以期为相关新型敏感元件的研制提供理论与实践基础。 论文首先研究了纳米半导体陶瓷粉体的可控生长技术。在分析和探讨溶胶—凝胶法、聚合物网络法及水热法等液相合成方法的工艺原理及特点的基础上,通过大量实验研究和工艺参数优化,成功制备出颗粒均匀、团聚程度低、热稳定性好的纳米氧化锡(可低至4.1 nm)及纳米钛酸钡(小于40 nm)粉体,可较好满足半导体陶瓷微纳化发展的要求。 采用所获得的纳米氧化锡粉体,通过浆料配制、电极制作、丝网印刷、干燥及烧成等制备工艺研究,发展出对硫化氢气体具有良好气敏特性的纳米氧化锡半导体陶瓷厚膜元件。结果表明,纳米氧化锡半导体陶瓷气敏元件不仅具有较高的灵敏度和较低的工作温度(约150℃),而且有着良好的选择性和响应—恢复特性,灵敏度与气体浓度的关系遵循幂定律。采用聚合物网络法合成的纳米粉体制作的厚膜元件在保持较小的晶粒尺寸的同时,具有更为疏松、多孔和均匀的微观结构,表现出最优的气敏性能。 基于钛酸钡材料的特点及其半导化原理,探讨了制备微晶热敏半导体陶瓷的技术途径。以溶胶—凝胶法合成的纳米钛酸钡粉体为原料,选用钇和锰分别作为施、受主杂质元素并适当提高二者的掺杂量,采用水基流延绿色成型工艺,通过适当提高预烧温度、降低烧结温度的烧成方式实现施、受主的二次掺杂,抑制晶粒生长,成功获得具有较为理想微晶结构的钛酸钡半导体陶瓷片式热敏元件。1280℃烧结所得典型样品的晶粒尺寸约3.0μm,室温电阻率为360Ω·cm,升阻比达10~4。 论文还从理论上研究了晶粒尺寸对钛酸钡半导体陶瓷导电特性的影响。分析了钛酸钡半导体陶瓷的微观结构及导电模型,采用十四面体晶粒模型计算出其电阻与晶粒尺寸存在反比关系,进而讨论了微晶钛酸钡半导体陶瓷的晶界特性。研究认为,微晶钛酸钡半导体陶瓷晶界钡缺位向晶粒体内的扩散形成的势垒层很薄,因而存在壁垒效应使得材料晶粒电阻率上升;同时,量子隧穿效应引起的隧穿电流易导致元件升阻比及耐电压性能的降低。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.1

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张光祖;钛酸锶钡场致效应及热释电特性研究[D];华中科技大学;2010年
【参考文献】
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1 徐毓龙,周晓华,曹全喜;氧化物半导体的表面过程与气敏机理[J];传感器技术;1991年06期
2 龙乐;MEMS封装技术的发展及应用[J];电子与封装;2005年03期
3 朱盈权;PTC热敏电阻的现状与发展趋势[J];电子元件与材料;2002年06期
4 周济;;我国电子元件及材料研究发展的挑战与机遇[J];电子元件与材料;2007年01期
5 吴淑荣,许丽丽,畅柱国,熊为淼;PTCR纳米晶粉体的一步法制备及表征[J];电子元件与材料;1997年02期
6 向勇,谢道华;片式多层元件新技术概论[J];电子元件与材料;1999年04期
7 向勇,谢道华,张昊;片式元器件与SMT技术新进展[J];电子工艺技术;2001年03期
8 古群;尹鸿;;中国电子元件产业经济运行分析及展望[J];中国电子商情(基础电子);2008年Z1期
9 冯玉萍;全球片式热敏电阻器技术发展与市场前景[J];电子质量;2003年02期
10 李金峰,孙以实,阮竹;丙烯酰胺与N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的共聚反应研究[J];高分子学报;1990年05期
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1 黄国华;聚合物前驱体法合成CaTiO_3基微波介质陶瓷的研究[D];华中科技大学;2004年
【共引文献】
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1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
2 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
3 朱盈权,谌贵辉,李长全;高纯BaTiO_3的生产现状[J];四川有色金属;2005年03期
4 朱盈权;谌贵辉;;我国高纯TiO_2的市场现状[J];四川有色金属;2006年02期
5 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究[J];工程塑料应用;2002年01期
6 王孝军,杨杰,龙盛如;纳米材料及其在工程塑料改性中的应用[J];工程塑料应用;2002年10期
7 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
8 惠雪梅,张炜,王晓洁;环氧树脂/SiO_2,纳米复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年02期
9 安骏,吴海霞,辛寅昌;防高能辐射的树脂/纳米铅复合材料的制备及研究[J];工程塑料应用;2004年12期
10 郑海忠,张坚,鲁世强,徐志锋;选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究[J];工程塑料应用;2005年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孟凡明;孙兆奇;;粉料埋烧对二氧化钛陶瓷压敏和介电性能的影响[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(理科卷)[C];2005年
2 康雪雅;张明;章锦泰;;多层片式压敏电阻器[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
3 乐士儒;栾野梅;安茂忠;;电沉积银纳米膜的光学性质研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
4 鲜飞;;0201/01005元件装联工艺技术研究[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
5 鲜飞;;0201/01005元件装联工艺技术研究[A];2011中国电子制造与封装技术年会论文集[C];2011年
6 鲜飞;;SMT优化系统的设计与实现[A];2011中国电子制造与封装技术年会论文集[C];2011年
7 杨黎明;VPW Shim;陈锋;龚明;;用高应变率大应变载荷制备纳米晶铜试件[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
8 王金相;张晓立;王经涛;赵铮;;爆炸加载制备纳米晶铜实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
9 王金相;周楠;赵铮;王小绪;杭逸夫;;爆炸载荷下纳米晶铜晶粒度分布及影响因素研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
10 李春霞;李立平;酒金婷;王柏华;;纳米粒子的表面改性研究进展[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
3 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
4 周红洋;硫属化合物纳米材料的可控性合成与表征[D];中国科学技术大学;2010年
5 郭文敏;聚乙烯/无机填料复合材料非线性电导特性及机理研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 刘海明;表面组装生产过程中PCB组装时间优化问题研究[D];华南理工大学;2010年
7 杜娟;高精度电子组装设备中智能材料驱动器的建模与控制研究[D];华南理工大学;2010年
8 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
9 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
10 王文涛;天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究[D];华南理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 何可群,刘艳丽,沈国励,俞汝勤;室温固相化学反应法合成CdSnO_3纳米粉及其铂、钯掺杂物气敏特性研究[J];传感技术学报;2004年02期
2 黄鸿雁,潘喜军;化学量传感器[J];传感器技术;1989年03期
3 秦宏伟,胡季帆;Ca缺位型稀土金属氧化物La_(0.65)Ca_xMnO_3的磁电特性分析[J];稀有金属材料与工程;2001年04期
4 薛天锋,胡季帆,秦宏伟,周莹,安康,张玲,韩涛,李玉香;(Al,Sb)/ZnO复合氧化物对乙醇气体气敏功能特性的影响[J];稀有金属材料与工程;2004年09期
5 张玲;胡季帆;秦宏伟;宋鹏;刘杏;黄善兴;蒋民华;;Mn掺杂对La_(0.68)Pb_(0.32)FeO_3纳米材料电阻率、气敏性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2006年03期
6 张莉;Bi_(1.7)Pb_(0.3)Sr_2Ca_2Cu_3O_x超导体中热相变与纳米尺度结构块的研究[J];甘肃工业大学学报;2002年04期
7 赵曰峰;张寅超;洪光烈;刘小勤;曹开法;方欣;陶宗明;余诗华;屈凯峰;邵石生;;非线性拉曼激光雷达测量CO_2气体的研究[J];光谱学与光谱分析;2006年05期
8 丁子上,翁文剑;溶胶-凝胶技术制备材料的进展[J];硅酸盐学报;1993年05期
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1 张海波;钛酸铋钠钾压电厚膜的制备与性能研究[D];华中科技大学;2008年
2 谢甜甜;胶态成型固化特性及其应用技术研究[D];华中科技大学;2009年
【二级参考文献】
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1 罗建辉;电子陶瓷粉体——钛酸钡的制备[J];材料导报;1993年05期
2 薛泉林;叠层PTC热敏电阻器研制动向[J];电子元件与材料;1992年03期
3 朱盈权;PTC热敏电阻的现状与发展趋势[J];电子元件与材料;2002年06期
4 吕文中,赖希伟;平行板谐振法测量微波介质陶瓷介电性能[J];电子元件与材料;2003年05期
5 邓湘云;李建保;王晓慧;李龙土;;MLCC的发展趋势及在军用电子设备中的应用[J];电子元件与材料;2006年05期
6 温学礼;古群;;回顾2005年 做大做强我国电子元件行业[J];电子元件与材料;2006年07期
7 何进,杨传仁;微波介质陶瓷材料综述[J];电子元件与材料;1995年02期
8 吴淑荣,许丽丽,畅柱国,熊为淼;PTCR纳米晶粉体的一步法制备及表征[J];电子元件与材料;1997年02期
9 向勇,谢道华;片式多层元件新技术概论[J];电子元件与材料;1999年04期
10 俞忠钰;充满生机的中国集成电路产业与市场[J];信息技术与标准化;2005年04期
【相似文献】
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1 周相廷,张凤莉,陈振虎;高纯钛酸钡粉体的研制[J];河北师范大学学报(自然科学版);1994年01期
2 张赞锋,侯艳红;高纯超细钛酸钡的研制[J];中国粉体技术;1996年03期
3 陈瑞澄;高纯微细钛酸钡粉体制备方法进展[J];铀矿冶;1997年01期
4 朱启安;钛酸钡制备新方法研究[J];无机盐工业;2000年02期
5 李晓雷,曲远方,马卫兵,王明华;钡钛比对钛酸钡陶瓷PTCR性能的影响[J];无机盐工业;2005年01期
6 马建华;纳米掺杂BaTiO_3制备方法[J];化工新型材料;2005年02期
7 黄振兴;邓昭平;杨敬义;刘青;;BN掺杂钛酸钡基NTC材料的研究[J];广东微量元素科学;2011年01期
8 胡金元;含过量钛的 BaO·TiO粉末的高温X射线衍射研究[J];分析测试学报;1992年04期
9 韩金土,林延滨;钛酸钡中超微量锰的测定方法探讨[J];信阳师范学院学报(自然科学版);1993年02期
10 金宗莲,徐华蕊,朱孟钦,古宏晨;喷雾反应法制备电子陶瓷用钛酸钡[J];中国粉体技术;2001年02期
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1 符春林;蔡苇;邓小玲;;锆钛酸钡的结构和介电、光伏性能研究(英文)[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 陈仁政;李龙土;桂治轮;;高性能钛酸钡基X7R陶瓷材料的研究[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
3 顾锋;王淑芬;吕孟凯;;氧化锡纳米粉的制备与发光性质的研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
4 符春林;;锆钛酸钡的结构和介电、光伏性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
5 胡盛华;陈邦林;陆维昌;马士禹;;静电自组装法制备氧化锡气敏薄膜[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
6 杨容;郑捷;赵威;张旋洲;李星国;;新型氧化物复合锂离子电池负极材料的合成与性能研究[A];第八届博士生学术年会论文摘要集[C];2010年
7 景世龙;顾锋;马春荣;邵玮;李春忠;;氧化锡纳米晶/空心球核壳型分级结构的制备及光学性能[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年
8 李文旭;王福平;姜兆华;;纳米氧化锆与纤维钛酸钡复合烧结体性能的研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
9 崔广辉;武德珍;齐胜利;汪晓东;吴战鹏;;离子植入与原位氧化制备聚酰亚胺/氧化锡纳米复合薄膜[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 李丽;高玲香;;钛酸钡/琼脂核壳结构复合粒子的制备与表征[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;日开发透明半导体陶瓷[N];中国有色金属报;2002年
2 焦红敏 编译;日本敏感元件市场日益活跃[N];中国电子报;2001年
3 记者 王敏;国瓷,代表中国走向世界[N];东营日报;2011年
4 ;一种掺杂钛酸钡和镧锰氧巨磁阻器件[N];中国有色金属报;2004年
5 ;手机新增功能带动敏感元件市场增长[N];中国电子报;2004年
6 CCID微电子研究所;敏感元件及传感器市场提速[N];中国电子报;2002年
7 记者 李军;无铅压电材料锆钛酸钡钙诞生[N];中国化工报;2009年
8 冶炼;离子掺杂的钛酸铋纳-钛酸钡体系电陶瓷及其制备方法[N];中国有色金属报;2005年
9 记者 王成;深圳易迈克节能环保产品受青睐[N];中国高新技术产业导报;2008年
10 江西 高振伟;多用途可调插座电路[N];电子报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘欢;微纳半导体陶瓷及其敏感元件研究[D];华中科技大学;2008年
2 张勇;AB_2O_4、ABO_3复合氧化物的合成、表征与性质[D];武汉大学;2004年
3 李辉;氧化锡纳米线的制备、气敏性能及第一性原理研究[D];上海大学;2012年
4 魏建红;聚苯胺——钛酸钡纳米复合材料的合成、结构及其在电流变液方面的应用[D];武汉理工大学;2002年
5 袁颖;功能陶瓷超微细粉体的制备及应用研究[D];电子科技大学;2005年
6 顾锋;半导体纳米材料的制备及发光性质的研究[D];山东大学;2005年
7 刘延坤;稀土掺杂钛酸钡和铁氧体纳米材料的制备及吸波性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 李俊寿;氧化锡纳米线自蔓延高温合成及其机理的研究[D];太原理工大学;2009年
9 李应成;Nb_2O_5/α-Al_2O_3系列催化剂在环氧乙烷水合等若干酸催化反应中的应用研究[D];复旦大学;2005年
10 林保平;含硅聚酰亚胺及其复合薄膜的制备与性能[D];东南大学;2005年
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1 王元龙;塑性敏感元件特征参数自动测量仪的研制[D];南京理工大学;2012年
2 徐加荣;氧化锡纳米晶及其掺铜薄膜的结构和光学性质研究[D];安徽大学;2010年
3 王辉;掺杂钛酸钡粉体及陶瓷的制备和介电性能研究[D];西北大学;2004年
4 戴绍新;敏感元件电参数自动分选系统研究[D];华中科技大学;2004年
5 杨芙丽;钛酸钡系薄膜的制备及表征[D];河北师范大学;2004年
6 尹剑波;稀土掺杂对二氧化钛和钛酸钡电流变行为的影响[D];西北工业大学;2001年
7 陈红彦;氧化锡/硅纳米孔柱阵列传感性能研究[D];郑州大学;2011年
8 郭靖;多层陶瓷电容器(MLCC)用钛酸钡的研制[D];四川大学;2004年
9 杨飞宇;电子陶瓷用优质钛酸钡粉体的研究[D];太原理工大学;2004年
10 张昊;低烧低电阻钛酸钡基PTC陶瓷的制备及其在新型输液恒温器中的应用[D];西北大学;2010年
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