超声辅助合成压敏电阻材料及其微结构分析.docVIP

超声液相掺杂法合成Bi2O3-ZnO复合氧化物纳米利用超声液相掺杂法合成了具有结构的Bi2O3-ZnO复合氧化物。实验结果表明，超声时间和是控制产物形貌的关键因素）荧光光谱）显示所合成的产品具有光学性质。超声掺杂ZnO-Bi2O3 nanocomposite with super structure via solution route Abstract：ZnO-Bi2O3 nanocomposite particals with fractal structure have been synthesized by doping Bi3+ into ZnO under ultrasonic irradiation. The composition of the product was defined by XRD and XPS. Images of TEM and SEM revealed that the sonication time appeared to be a critical parameter for the shape determination of the products. Also the doping of Bi3+ acted as a structure-directing agent in the formation of the fractal dentrite particles. The Uv-vis and Photoluminescence spectra at room temperature of the products were investigated and the results indicate that the synthesized materials possess optical properties. Meanwhile, the formation mechanism of the fractal dendrite growth has been discussed. Keywords：sonication; doping; fractal; complex nano-oxides 1引言 氧化锌半导体陶瓷是各种智能材料、敏感材料（气敏、热敏、湿敏、压敏）和精细电子陶瓷的主要基体[1，2]。为了增强材料的敏感性，需掺入一定量的杂质，才能发挥作用[3]。掺杂铋的氧化锌精细电子陶瓷是具有重要的晶界效应型功能陶瓷材料，被广泛地用作压敏电阻保护电器装置抵抗电压涌浪[4,5]。由于压敏电阻器具有很高的I-V非线性特征，因此可以保护电路免遭瞬时过电压的损害。与其它压敏陶瓷（如SiC、TiO2和SrTi3）ZnO-Bi2O3 压敏陶瓷材料呈现出更好的压敏特性，尤其是它具有卓越的高浪涌吸收性能、过压保护和超导性能[6-8]。由于低压压敏电阻器在自动化电子装置中的应用，特别是集成电路和大规模的集成电路的工作电压一般比较低，因而降低压敏电压的方法引发了人们极大的兴趣[9]。最近几年，在不同规模上具有均一尺寸和特定形貌的无机材料的构造和自组装成为材料研究领域的热点[10-13]。特别是半导体的形貌、晶体结构和大小是决定其物理化学性质的重要因素，所以合理地控制这些因素可以为降低压敏电压提供新的方法和思路。 许多研究认为，氧化锌压敏电阻材料是各种组分简单的掺杂，并且将注意力集中在制备方法、烧结温度和导电机理的探讨上，而关于这种材料微粒子的生长习性、形貌特征及其光电性质则鲜有报道。本文报道了一种超声合成掺杂铋的ZnO纳米复合材料的方法。利用这种方法，我们通过控制铋离子浓度和超声辐照时间合成了新颖的ZnO-Bi2O3具有结构的 超声AP-200型 (J L Shanghai Ultrasonics Lit. Co., China, 频率20 kHz ，功率200W) 仪器上完成，功率超声的强度为35W/cm2；MAP18XAHF型X-射线衍射仪上完成，测试电压40KV，电流20mA，扫描速度0.03o/s，连续扫描, 范围10o 到 80o，使用铜靶Cu K( radiation (λ = 1.54184 ?)；日本TEOL TEM-100SX型透射电镜加速电压180kv。(Hitachi X-640)型扫描电镜中观察,加速电压20kv。 X射线光电子能谱仪(XPS)采用配有半球电子分析的Fisions Escalab M K Ⅱ 200R 型，以Mg K( 120W 靶作为X射线激发源（hv=1263.6ev）, 真空室压力为106Torr, 以C1s 的电子结合能(284.8ev ±0.2ev) 为标准进行校正，计算每个峰值的积分求得峰强度。为了减小误差，试验曲线经Lore