锂修饰钙掺杂钛酸铅纳米薄膜的显微结构与湿敏机理
来源期刊：无机材料学报2005年第1期
论文作者：韦永德 刘静波 左霞 王智民 张艳熹
关键词：锂修饰的钙掺杂钛酸铅(Li-CPT); 阻-湿敏感纳米薄膜; 原子力显微镜(AFM); 显微结构;
摘 要：利用溶胶-旋涂镀膜技术,以Li2CO3,Ca(OAc)2,Pb(OAc)2,和Ti(O-nBu)为起始物,制备了锂修饰的钙掺杂钛酸铅湿敏纳米薄膜(Li+-CaxPb1-xTiO3,缩写为Li-CPT,在850℃/1h条件下烧结成瓷),其中x=0.35,Li/Ti=1/100(mol/mol),获得了很好的电阻-湿敏性能.采用原子力显微镜(AFM)技术,并与激光拉曼光谱仪(LRS)形貌观测相结合的方法,表征了该薄膜的显微结构,探讨了钙掺杂和锂修饰的协同作用对湿敏性能极差的纯钛酸铅(PbTiO3,缩写为PT)进行湿敏改性的可能机理.Li-CPT表面的晶粒平均面积为5μm×10μm,具有网状晶界和较大的表面积,表面粗糙度为(+0.5μm)～(-1.2μm),形成了多晶陶瓷结构和晶格缺陷.Pauling离子半径较小的Ca2+掺杂取代了Pb2+,降低了四方晶相畸变度c/a和不对称性导致的各向异性,消除了冷却过程中内应力引起的薄膜开裂和脱落.少量Li+用作表面修饰,其半径比Ca2+的更小,电荷密度更大,对水分子具有很强的极化作用和吸附作用,在很宽的湿度范围内和外电场的诱导下,水分子被解离,OH-与氧空位结合产生出自由电子参与导电.因而钙掺杂和锂修饰的协同作用使薄膜表现出灵敏度和线性均好的电阻-湿敏性能.
韦永德1，刘静波2，左霞2，王智民2，张艳熹2
(1.哈尔滨工业大学应用化学系,哈尔滨,150001;
2.黑龙江大学化学化工与材料科学学院,哈尔滨,150080)
摘要:利用溶胶-旋涂镀膜技术,以Li2CO3,Ca(OAc)2,Pb(OAc)2,和Ti(O-nBu)为起始物,制备了锂修饰的钙掺杂钛酸铅湿敏纳米薄膜(Li+-CaxPb1-xTiO3,缩写为Li-CPT,在850℃/1h条件下烧结成瓷),其中x=0.35,Li/Ti=1/100(mol/mol),获得了很好的电阻-湿敏性能.采用原子力显微镜(AFM)技术,并与激光拉曼光谱仪(LRS)形貌观测相结合的方法,表征了该薄膜的显微结构,探讨了钙掺杂和锂修饰的协同作用对湿敏性能极差的纯钛酸铅(PbTiO3,缩写为PT)进行湿敏改性的可能机理.Li-CPT表面的晶粒平均面积为5μm×10μm,具有网状晶界和较大的表面积,表面粗糙度为(+0.5μm)～(-1.2μm),形成了多晶陶瓷结构和晶格缺陷.Pauling离子半径较小的Ca2+掺杂取代了Pb2+,降低了四方晶相畸变度c/a和不对称性导致的各向异性,消除了冷却过程中内应力引起的薄膜开裂和脱落.少量Li+用作表面修饰,其半径比Ca2+的更小,电荷密度更大,对水分子具有很强的极化作用和吸附作用,在很宽的湿度范围内和外电场的诱导下,水分子被解离,OH-与氧空位结合产生出自由电子参与导电.因而钙掺杂和锂修饰的协同作用使薄膜表现出灵敏度和线性均好的电阻-湿敏性能.
关键词:锂修饰的钙掺杂钛酸铅(Li-CPT); 阻-湿敏感纳米薄膜; 原子力显微镜(AFM); 显微结构;
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