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Mn-Co-M(Al、Mg、Sr)-Ni-O系薄膜的制备及性能研究

文献类型:学位论文

作者张珺
答辩日期2018-05-24
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师常爱民
关键词化学溶液沉积法 薄膜 负温度系数热敏电阻 稳定性 复合结构
学位名称硕士
学位专业材料工程
英文摘要

尖晶石结构的Mn-Co-Ni-O基材料具备丰富的物理性质,是一类市场占有率较高的负温度系数(NTC)热敏电阻材料。在实际应用中,超薄超轻、快响应的元件成为需求之一,因此研究人员对 Mn-Co-Ni-O基薄膜材料在制备方法及结构、光学和电学性质等方面进行了系统的研究。但Mn-Co-Ni-O基薄膜材料在高温范围的性质和应用的研究,还需要进一步的探索。本文以尖晶石结构的Mn1.56Co0.96Ni0.48O4为基础材料,制备出Mn-Co-Ni-(Al、Mg)-O系列薄膜以及与钙钛矿结构SrMnO3复合的薄膜的前驱体化学溶液,然后将前驱体溶液沉积在硅衬底上形成薄膜,并将所得薄膜于750 ℃空气气氛的管式炉中退火1 h。通过对不同体系薄膜进行相结构、表面微观形貌、光学与电学性质的表征,详细分析了离子掺杂、结构优化对其光学和电学性能的影响。主要研究结果如下:1、采用化学溶液沉积法制备Mn-Co-Al/Mg-Ni-O四元薄膜。Mn-Co-Al-Ni-O系薄膜中,Al含量的增加使样品的平均粒径减小;薄膜经过150 ℃恒温老化处理300 h后表面的孔洞数目减少,且Al含量越多影响越大。表面颗粒致密均匀的Mn1.56(Co0.9Al0.1)0.96Ni0.48O4薄膜样品在老化处理前后表面阳离子分布几乎不变,且室温电阻漂移率最小,即表现得最稳定。在可见光范围(380-780 nm)内,Mn-Co-Al-Ni-O系薄膜经过老化处理后折射率和光吸收强度都有所增大。Mn-Co-Mg-Ni-O系薄膜在300-850 nm的光谱范围内的折射率随波长的增大呈增大趋势,在700-800 nm间出现较强的光吸收。其中,Mn1.56(Co0.8Mg0.2)0.96Ni0.48O4薄膜表面最光滑,粒子大小均匀;而Mn1.56(Co0.6Mg0.4)0.96Ni0.48O4薄膜将材料的热敏常数B25/50值提升至4577 K。2、采用化学溶液沉积法制备Mn-Co-Al-Mg-Ni-O五元系薄膜,通过对比四元系薄膜的微观形貌图,五元系薄膜表面颗粒细小均匀且排列较紧密。其中,Mn1.56(Co0.5Al0.1Mg0.4)0.96Ni0.48O4薄膜具有最高B25/50值5794 K。3、采用化学溶液沉积法制备[Mn1.56Co0.96Ni0.48O4]1-x[SrMnO3]x (x=0、0.1、0.3、0.5)系列的尖晶石-钙钛矿复合结构薄膜。随着钙钛矿相含量的增加,薄膜表面的链条-沟壑结构逐渐被填充,变为小孔洞均匀分布,椭圆偏振光谱显示薄膜的光吸收增强。 [Mn1.56Co0.96Ni0.48O4]0.5[SrMnO3]0.5在复合结构薄膜样品中具有最大的热敏常数B25/50值5390 K。

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源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/5430]  
专题新疆理化技术研究所_材料物理与化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
张珺. Mn-Co-M(Al、Mg、Sr)-Ni-O系薄膜的制备及性能研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2018.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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