Обзор титаната стронция

Предыстория применения и обзор титаната стронция

Титанат стронция имеет высокую диэлектрическую проницаемость и является важным сырьем для электронных керамических порошков. Ее продукция обладает такими преимуществами, как низкие диэлектрические потери и хорошая термическая стабильность, поэтому она широко используется в электронной промышленности. В естественнонаучных журналах имеется множество сообщений о получении титаната стронция. Наиболее типичным методом является лабораторный метод, предусмотренный «Исследованием новых методов синтеза порошка титаната стронция» в отрасли неорганических солей в 2002 году. В этом методе в качестве сырья используются тетрахлорид титана и хлорид стронция, в качестве осадителей карбонат аммония и аммиачная вода, а для синтеза порошка титаната стронция используется химическое соосаждение. Изучено влияние условий процесса на чистоту продукта и соотношение стронций-титан.

Условия реакции таковы, что молярное отношение тетрахлорида титана к хлориду стронция составляет 1,02, молярное соотношение карбоната аммония к хлориду стронция составляет 1,40, температура реакции равна комнатной температуре и требуется прокаливание при 900 ° C в течение 4 часов; недостатком этого метода является то, что он требует длительного времени прокаливания, а гранулометрический состав может быть неравномерным из-за роста части зерен титаната стронция; кроме того, в некоторых исследованиях подробно описан механизм кристаллизации титаната стронция, но способ его получения и раствор для синтеза титаната стронция менее осуществимы в промышленном производстве. В мире методы получения титаната стронция включают твердофазный метод, метод соосаждения, золь-гель метод, метод предшественников органических комплексов и другие процессы.

Твердофазный процесс заключается в прокаливании оксида титана и карбоната стронция при высокой температуре. Поскольку гранулометрический состав титаната стронция после прокаливания трудно контролировать, а чистота низкая, это сильно влияет на характеристики продукта. Соосаждение - самый ранний метод, используемый для синтеза ультрадисперсных частиц оксидов металлов высокой чистоты путем химической реакции в жидкой фазе. Метод осаждения имеет низкую стоимость, но имеет следующие проблемы: осадок обычно коллоидный, его трудно отмыть и отфильтровать; осадитель легко смешивается как примесь, при этом различные компоненты могут расслаиваться в процессе осаждения, а часть осадков растворяется при промывке.

Кроме того, поскольку большое количество ионов металлов нелегко подвергаются реакциям осаждения, применение этого метода также ограничено. Золь-гель метод обычно использует органический алкоксид металла в качестве сырья и получает твердый предшественник посредством гидролиза, полимеризации, сушки и других процессов и, наконец, получает наноматериал посредством соответствующей термической обработки; поскольку в качестве сырья используется алкоксид металла, стоимость этого метода относительно высока, а процесс гелеобразования медленный, поэтому общий цикл синтеза относительно длительный.

Кроме того, некоторые ионы металлов, которые нелегко гидролизовать и полимеризовать, трудно прочно связать с гелевой сеткой, что ограничивает типы ультрадисперсных композитных оксидов высокой чистоты, получаемых этим методом. Следовательно, если титанат стронция получают с помощью современного твердофазного метода, метода соосаждения, золь-гель метода, метода предшественника органического комплекса и других процессов, существуют недостатки и дефекты.

Титанат стронция является важным сырьем в электронной промышленности, используемым для автоматической регулировки нагревательных элементов и изготовления компонентов с размагничиванием. В области керамики он используется для производства керамических конденсаторов, пьезоэлектрических керамических материалов, керамических чувствительных элементов и микроволновых керамических элементов. Его также можно использовать в качестве пигментов, эмалей, термостойких материалов и изоляционных материалов. Монокристаллы титаната стронция можно использовать в качестве оптических материалов и искусственных драгоценных камней.

Кристаллы титаната стронция имеют высокий показатель преломления и высокую диэлектрическую проницаемость, а его монокристаллы используются в качестве оптических материалов и искусственных драгоценных камней. Созданы также низкотемпературные сверхпроводники на основе титаната стронция. Примеры его применения следующие:

1. Подготовьте транзистор из титаната стронция с помощью простого процесса и хорошей стабильности.

С помощью метода заместительного легирования, лазерной молекулярно-лучевой эпитаксии, импульсного лазерного осаждения, магнетронного распыления, электронно-лучевого испарения или молекулярно-лучевой эпитаксии и других методов получения пленок на монокристаллических подложках (таких как SrTiO3, YSZ, LaAlO3, Nb:SrTiO3 и др.); Получены тонкопленочные материалы из титаната стронция p-типа SrBxTi1-xO3, где B представляет собой In или Mn. Все значения x находятся в диапазоне от 0,005 до 0,5.

Когда слой титаната стронция p-типа и слой титаната стронция n-типа эпитаксиально выращиваются вместе, эти два слоя пленок титаната стронция с разными типами проводимости образуют p-n-переход на границе раздела, и этот p-n-переход образует кристаллический диод из титаната стронция; когда слой титаната стронция p-типа, слой титаната стронция n-типа и другой слой титаната стронция p-типа эпитаксиально сращены вместе, эти три слоя пленок титаната стронция образуют pnp переход, и этот pnp переход образует pnp триод титаната стронция; когда слой титаната стронция n-типа, слой титаната стронция p-типа и другой слой титаната стронция n-типа эпитаксиально сращены вместе, эти три слоя пленок титаната стронция образуют np-n переход, и этот np-n переход образует np-n триод из титаната стронция.

В транзисторе из титаната стронция используется полный эпитаксиальный процесс, поэтому толщину и концентрацию носителей каждого слоя легче контролировать, чем в германиево-кремниевом транзисторе, а переход получается более острым. Титанат стронция имеет высокую температуру плавления и хорошую стабильность, поэтому транзисторы из титаната стронция станут широко используемым электронным устройством, а также могут быть преобразованы в интегральные схемы из титаната стронция.

2. Способ изготовления тонкопленочного устройства из аморфного титаната стронция,

включающий: нанесение раствора нижнего электрода центрифугированием на поверхность подложки и последующий отжиг с образованием нижнего электрода; нанесение раствора титаната стронция методом центрифугирования на поверхность нижнего электрода с последующим обжигом с образованием кислой пленки стронция; отжиг пленки титаната стронция с образованием аморфной пленки; электронно-лучевое напыление на поверхность аморфной пленки для формирования верхнего электрода для получения тонкопленочного устройства из аморфного титаната стронция.

Самая большая инновация в тонкопленочном устройстве из аморфного титаната стронция заключается в том, что основной слой оксидной пленки устройства представляет собой аморфную пленку, метод приготовления прост, требования к температуре в процессе приготовления низкие, и можно осуществлять массовое производство. Кроме того, приготовленное тонкопленочное устройство из титаната стронция обладает хорошей стабильностью, усталостной прочностью и может быть переработано. Имеет большой коэффициент переключения. При отжиге при 400 ° С коэффициент переключения достигает 103, и он имеет широкий спектр применения.