三氧化鎢陶瓷

氧化鎢（WO3）是一種具有廣泛應用前景的功能材料,在諸如電致變色、氣體傳感和化學催化等方面已得到較為系統的研究。近年來,人們又發現WO3陶瓷呈現出良好的以低電壓小電流為特征的非線性電學性質,有望在微電子學領域得到應用。但是,由于WO3陶瓷本身結構性質的復雜性,使得目前對WO3陶瓷電學性質的認識上還沒有形成一個清晰全面的物理圖象。

通過對堿土元素（Ca、Sr和Ba）摻雜的WO3陶瓷進行了研究。發現,Ca、Sr和Ba摻雜均能不同程度地促進晶粒的生長,特別是Sr和Ba摻雜的樣品晶粒形狀發生了明顯的變化,由原來的球形變為片狀形。堿土元素摻雜樣品的相結構仍是單斜相和三斜相共存,因而表現出了電學的不穩定性。若均在空氣中燒結,Ca和Ba都不能提高WO3的非線性系數,而Sr摻雜的樣品,能呈現較高的非線性,最大非線性系數為8.7。但在氧氣氛中燒結時,Ca摻雜的WO3陶瓷非線性明顯得到改善,最大非線性系數達13。

之后對過渡元素Mn和Cr的氧化物摻雜進行了研究。我們發現,Mn摻雜不僅可以促進晶粒的生長,而且可以明顯提高WO3陶瓷的電學非線性,最大可達9.5左右,但電學穩定性較差。在MnO2·WO3的基礎上添加Cr2O3,晶粒生長受到明顯地抑制,此時非線性系數雖然降低,但同時改善了體系的電學穩定性;