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掺杂LaMnO_3系NTC材料的研究

孙凤云  
【摘要】: 锰酸镧(LaMnO_3)在室温(25℃)至300℃范围内具有负阻温特性,可用于制备负温度系数热敏电阻(NTCR)。本论文通过在LaMnO_3的基础上掺杂Fe、Ni、V、Ti、Ba、Sr、Cu等进行A,B位取代,以调整材料的室温电阻率和改善材料常数B值,获得低阻值、高B值、稳定性好的新型负温度系数热敏电阻材料。并采用SEM, XRD等实验手段研究了掺杂系统组成、结构与电学性能之间的关系,深入探讨了该系列钙钛矿材料的导电机理。 首先在LaMnO_3的基础上B位掺杂Fe_2O_3 ,NiCO_3 ,V2 O5 ,TiO2,采用传统的固相合成法制备样品LaMn_(1-x)Fe_xO_3 , LaMn_(1-x)Ni_xO_3 , LaMn_(1-x)V_xO_3 ,LaMn_(1-x)Ti_xO_3 (0.1≤x≤0.4),在空气气氛下于1200℃烧结2h。通过研究它们对NTC性能的影响,发现只有Ti~(4+)高价取代Mn~(3+),能有效增大室温电阻率和B值。 然后在此基础上选出一个低阻值、高B值且烧结性能良好的配方(LaMn_(0.6)Ti_(0.4)O_3 ),继续掺杂SrCO_3、BaCO_3、CuO,制备样品La_(1-x)Sr_xMn_(0.6)Ti_(0.4)O_3,La_(1-x)Ba_xMn_(0.6)Ti_(0.4)O_3 (0.1≤x≤0.6),LaMn_(0.6)Ti_(0.4-y)Cu_yO_3(0.05≤y≤0.2)。测其在室温(25℃)至300℃范围内的电阻率随温度的变化关系(ρ-T曲线),并利用XRD和SEM对材料作物相分析和微观形貌观察。 实验结果表明,所有样品在室温(25℃)至300℃的ρ-T曲线均符合NTC特性,且可得到室温电阻率仅为180Ω·cm,而B值高达3270K且稳定性较好的新型NTC材料。并利用半导体载流子导电理论探讨了该系列材料的导电机理。


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