Overzicht van strontiumtitanaat

Toepassingsachtergrond en overzicht van strontiumtitanaat

Strontiumtitanaat heeft een hoge diëlektrische constante en is een belangrijke grondstof voor elektronische keramische poeders. De producten hebben de voordelen van een laag diëlektrisch verlies en een goede thermische stabiliteit, zodat ze veel worden gebruikt in de elektronica-industrie. Er zijn veel berichten over de bereiding van strontiumtitanaat in natuurwetenschappelijke tijdschriften. De meest typische methode is de laboratoriummethode die wordt geboden door het "Research on New Methods for Synthesis of Strontium Titanate Powder" in de anorganische zoutindustrie in 2002. Deze methode maakt gebruik van titaniumtetrachloride en strontiumchloride als grondstoffen, ammoniumcarbonaat en ammoniakwater als neerslagmiddelen, en maakt gebruik van chemische coprecipitatie om strontiumtitanaatpoeder te synthetiseren. De invloed van procesomstandigheden op de productzuiverheid en de strontium-titaniumverhouding wordt bestudeerd.

De reactieomstandigheden zijn dat de molaire verhouding van titaniumtetrachloride tot strontiumchloride 1,02 is, de molaire verhouding van ammoniumcarbonaat tot strontiumchloride 1,40 is, de reactietemperatuur kamertemperatuur is en calcineren bij 900 ° C gedurende 4 uur vereist is; het nadeel van deze methode is dat er een lange calcineringstijd voor nodig is, en dat de deeltjesgrootteverdeling ongelijkmatig kan zijn als gevolg van de groei van sommige strontiumtitanaatkorrels; Bovendien hebben sommige onderzoeken een gedetailleerde beschrijving gegeven van het kristallisatiemechanisme van strontiumtitanaat, maar de bereidingsmethode en de oplossing voor het synthetiseren van strontiumtitanaat zijn minder haalbaar in de industriële productie. De methoden voor het bereiden van strontiumtitanaat in de wereld omvatten de vaste-fasemethode, de coprecipitatiemethode, de sol-gel-methode, de organische complexe precursormethode en andere processen.

Bij het vastefaseproces worden titaniumoxide en strontiumcarbonaat bij hoge temperatuur gecalcineerd. Omdat de deeltjesgrootteverdeling van strontiumtitanaat na calcineren moeilijk te controleren is en de zuiverheid laag is, heeft dit een grote invloed op de prestatie van het product. Coprecipitatie is de vroegste methode die wordt gebruikt om ultrafijne, hoogzuivere metaaloxidedeeltjes te synthetiseren door middel van een chemische reactie in de vloeistoffase. De precipitatiemethode heeft lage kosten, maar kent de volgende problemen: het neerslag is meestal colloïdaal, wat moeilijk te wassen en te filteren is; het neerslagmiddel kan gemakkelijk als een onzuiverheid worden gemengd, en tijdens het precipitatieproces kunnen verschillende componenten worden gescheiden, en sommige neerslagen worden tijdens het wassen opgelost.

Omdat een groot aantal metaalionen niet gemakkelijk precipitatiereacties ondergaan, is de toepassing van deze methode bovendien beperkt. De sol-gel-methode maakt doorgaans gebruik van organisch metaalalkoxide als grondstof en verkrijgt een vaste voorloper door hydrolyse, polymerisatie, drogen en andere processen, en verkrijgt uiteindelijk een nanomateriaal door middel van een geschikte warmtebehandeling; omdat metaalalkoxide als grondstof wordt gebruikt, zijn de kosten van deze methode relatief hoog en is het geleringsproces langzaam, dus de algemene synthesecyclus is relatief lang.

Bovendien zijn sommige metaalionen die niet gemakkelijk te hydrolyseren en te polymeriseren moeilijk stevig aan het gelnetwerk te binden, wat de soorten ultrafijne, zeer zuivere composietoxiden beperkt die met deze methode worden verkregen. Als strontiumtitanaat wordt bereid met de huidige vastefasemethode, coprecipitatiemethode, sol-gelmethode, organische complexprecursormethode en andere processen, zijn er daarom tekortkomingen en defecten.

Strontiumtitanaat is een belangrijke grondstof in de elektronica-industrie, die wordt gebruikt om verwarmingselementen automatisch aan te passen en componenten te vervaardigen met demagnetisatie. Op keramisch gebied wordt het gebruikt voor de vervaardiging van keramische condensatoren, piëzo-elektrische keramische materialen, keramische gevoelige elementen en keramische microgolfelementen. Het kan ook worden gebruikt als pigmenten, email, hittebestendige materialen en isolatiematerialen. Strontiumtitanaat-eenkristallen kunnen worden gebruikt als optische materialen en kunstmatige edelstenen.

Strontiumtitanaatkristallen hebben een hoge brekingsindex en een hoge diëlektrische constante, en de enkele kristallen ervan worden gebruikt als optische materialen en kunstmatige edelstenen. Er zijn ook supergeleiders voor lage temperaturen gemaakt op basis van strontiumtitanaat. Voorbeelden van toepassingen zijn als volgt:

1. Bereid een strontiumtitanaattransistor voor met een eenvoudig proces en goede stabiliteit.

Door gebruik te maken van een substitutionele doteringsmethode, epitaxie met lasermoleculaire stralen, gepulseerde laserafzetting, magnetronsputteren, verdamping van elektronenstralen of epitaxie met moleculaire stralen en andere methoden voor het maken van films, worden n-type strontiumtitanaat SrAxTi1-xO3 of Sr1-xLaxTiO3 dunne filmmaterialen, waarbij A Nb of Sb is, bereid op monokristallijne substraten (zoals SrTiO3, YSZ, LaAlO3, Nb:SrTiO3, enz.); Er worden p-type strontiumtitanaat SrBxTi1-xO3 dunnefilmmaterialen bereid, waarbij B In of Mn is. Alle x-waarden variëren van 0,005 tot 0,5.

Wanneer een laag strontiumtitanaat van het p-type en een laag strontiumtitanaat van het n-type epitaxiaal aan elkaar worden gegroeid, vormen deze twee lagen strontiumtitanaatfilms met verschillende geleidbaarheidstypen een pn-overgang op het grensvlak, en deze pn-overgang vormt een strontiumtitanaatkristaldiode; wanneer een laag van p-type strontiumtitanaat, een laag van n-type strontiumtitanaat en een andere laag van p-type strontiumtitanaat epitaxiaal aan elkaar worden gegroeid, vormen deze drie lagen strontiumtitanaatfilms een pnp-overgang, en deze pnp-overgang vormt een pnp strontiumtitanaattriode; wanneer een laag strontiumtitanaat van het n-type, een laag strontiumtitanaat van het p-type en een andere laag strontiumtitanaat van het n-type epitaxiaal aan elkaar worden gegroeid, vormen deze drie lagen strontiumtitanaatfilms een n-p-n-overgang, en deze n-p-n-overgang vormt een n-p-n strontiumtitanaattriode.

De strontiumtitanaattransistor maakt gebruik van een volledig epitaxiaal proces, zodat de dikte en de dragerconcentratie van elke laag gemakkelijker te controleren zijn dan de germanium-siliciumtransistor, en de overgang scherper is. Strontiumtitanaat heeft een hoog smeltpunt en goede stabiliteit, dus strontiumtitanaattransistoren zullen een veelgebruikt elektronisch apparaat worden en kunnen ook worden ontwikkeld tot geïntegreerde schakelingen van strontiumtitanaat.

2. Een werkwijze voor het vervaardigen van een amorf strontiumtitanaat-dunnefilmapparaat,

inclusief: het spincoaten van een bodemelektrode-oplossing op het oppervlak van een substraat en vervolgens uitgloeien om een bodemelektrode te vormen; het spincoaten van een strontiumtitanaatoplossing op het oppervlak van de onderste elektrode en vervolgens bakken om een ​​zure strontiumfilm te vormen; het uitgloeien van de strontiumtitanaatfilm om een ​​amorfe film te vormen; elektronenbundelverdamping sputtert op het oppervlak van de amorfe film om een ​​topelektrode te vormen om een ​​amorf strontiumtitanaat dunne filmapparaat te verkrijgen.

De grootste innovatie van het amorfe strontiumtitanaat dunnefilmapparaat is dat de belangrijkste oxidefilmlaag van het apparaat een amorfe film is, en dat de bereidingsmethode eenvoudig is, de temperatuurvereiste tijdens het bereidingsproces laag is en massaproductie kan worden uitgevoerd. Bovendien heeft het bereide dunne-filmapparaat van strontiumtitanaat een goede stabiliteit en weerstand tegen vermoeidheid, en kan het worden gerecycled. Het heeft een grote schakelverhouding. Wanneer het wordt uitgegloeid bij 400 ° C, bereikt de schakelverhouding 103, en het heeft een breed scala aan toepassingen.