Descripción general del titanato de estroncio

Antecedentes de la aplicación y descripción general del titanato de estroncio

El titanato de estroncio tiene una constante dieléctrica alta y es una materia prima importante para los polvos cerámicos electrónicos. Sus productos tienen las ventajas de una baja pérdida dieléctrica y una buena estabilidad térmica, por lo que se utilizan ampliamente en la industria electrónica. En las revistas de ciencias naturales se publican numerosos informes sobre la preparación de titanato de estroncio. El método más típico es el método de laboratorio proporcionado por la "Investigación sobre nuevos métodos para la síntesis de polvo de titanato de estroncio" en la industria de la sal inorgánica en 2002. Este método utiliza tetracloruro de titanio y cloruro de estroncio como materias primas, carbonato de amonio y agua con amoníaco como precipitantes, y utiliza coprecipitación química para sintetizar polvo de titanato de estroncio. Se estudia la influencia de las condiciones del proceso sobre la pureza del producto y la relación estroncio-titanio.

Las condiciones de reacción son que la relación molar de tetracloruro de titanio a cloruro de estroncio es 1,02, la relación molar de carbonato de amonio a cloruro de estroncio es 1,40, la temperatura de reacción es temperatura ambiente y se requiere calcinación a 900 ° C durante 4 horas; la desventaja de este método es que requiere un largo tiempo de calcinación y la distribución del tamaño de las partículas puede ser desigual debido al crecimiento de algunos granos de titanato de estroncio; Además, algunos estudios han hecho una descripción detallada del mecanismo de cristalización del titanato de estroncio, pero su método de preparación y la solución para sintetizar titanato de estroncio son menos factibles en la producción industrial. Los métodos para preparar titanato de estroncio en el mundo incluyen el método de fase sólida, el método de coprecipitación, el método sol-gel, el método de precursores de complejos orgánicos y otros procesos.

El proceso en fase sólida consiste en calcinar óxido de titanio y carbonato de estroncio a alta temperatura. Dado que la distribución del tamaño de partícula del titanato de estroncio después de la calcinación es difícil de controlar y la pureza es baja, afecta en gran medida el rendimiento del producto. La coprecipitación es el método más antiguo utilizado para sintetizar partículas ultrafinas de óxido metálico de alta pureza mediante una reacción química en fase líquida. El método de precipitación tiene un bajo coste, pero presenta los siguientes problemas: el precipitado suele ser coloidal, lo que resulta difícil de lavar y filtrar; el precipitante se mezcla fácilmente como una impureza y se pueden segregar varios componentes durante el proceso de precipitación, y algunos precipitados se disuelven durante el lavado.

Además, dado que una gran cantidad de iones metálicos no son fáciles de sufrir reacciones de precipitación, la aplicación de este método también es limitada. El método sol-gel generalmente utiliza alcóxido metálico orgánico como materia prima, y ​​obtiene un precursor sólido mediante hidrólisis, polimerización, secado y otros procesos, y finalmente obtiene un nanomaterial mediante un tratamiento térmico adecuado; Debido a que se utiliza alcóxido metálico como materia prima, el costo de este método es relativamente alto y el proceso de gelificación es lento, por lo que el ciclo de síntesis general es relativamente largo.

Además, algunos iones metálicos que no son fáciles de hidrolizar y polimerizar son difíciles de unir firmemente a la red de gel, lo que limita los tipos de óxidos compuestos ultrafinos de alta pureza obtenidos mediante este método. Por lo tanto, si el titanato de estroncio se prepara mediante el método actual de fase sólida, el método de coprecipitación, el método sol-gel, el método de precursores de complejos orgánicos y otros procesos, existen deficiencias y defectos.

El titanato de estroncio es una materia prima importante en la industria electrónica, que se utiliza para ajustar automáticamente los elementos calefactores y fabricar componentes con desmagnetización. En el campo cerámico, se utiliza para fabricar condensadores cerámicos, materiales cerámicos piezoeléctricos, elementos cerámicos sensibles y elementos cerámicos para microondas. También se puede utilizar como pigmentos, esmaltes, materiales resistentes al calor y materiales aislantes. Los monocristales de titanato de estroncio se pueden utilizar como materiales ópticos y gemas artificiales.

Los cristales de titanato de estroncio tienen un alto índice de refracción y una alta constante dieléctrica, y sus monocristales se utilizan como materiales ópticos y gemas artificiales. También se han fabricado superconductores de baja temperatura a base de titanato de estroncio. Ejemplos de sus aplicaciones son las siguientes:

1. Prepare un transistor de titanato de estroncio con un proceso simple y buena estabilidad.

Utilizando el método de dopaje sustitucional, epitaxia de haz molecular láser, deposición de láser pulsado, pulverización catódica con magnetrón, evaporación por haz de electrones o epitaxia de haz molecular y otros métodos de producción de películas, se preparan materiales de película delgada de titanato de estroncio tipo n SrAxTi1-xO3 o Sr1-xLaxTiO3, donde A es Nb o Sb, sobre sustratos monocristalinos (como SrTiO3, YSZ, LaAlO3, Nb:SrTiO3, etc.); Se preparan materiales de película delgada de titanato de estroncio tipo p SrBxTi1-xO3, donde B es In o Mn. Todos los valores de x oscilan entre 0,005 y 0,5.

Cuando una capa de titanato de estroncio de tipo p y una capa de titanato de estroncio de tipo n se cultivan epitaxialmente juntas, estas dos capas de películas de titanato de estroncio con diferentes tipos de conductividad forman una unión p-n en la interfaz, y esta unión p-n constituye un diodo de cristal de titanato de estroncio; cuando una capa de titanato de estroncio de tipo p, una capa de titanato de estroncio de tipo n y otra capa de titanato de estroncio de tipo p se cultivan juntas epitaxialmente, estas tres capas de películas de titanato de estroncio forman una unión p-n-p, y esta unión p-n-p constituye un triodo de titanato de estroncio p-n-p; cuando una capa de titanato de estroncio de tipo n, una capa de titanato de estroncio de tipo p y otra capa de titanato de estroncio de tipo n se cultivan juntas epitaxialmente, estas tres capas de películas de titanato de estroncio forman una unión npn, y esta unión npn constituye un triodo de titanato de estroncio npn.

El transistor de titanato de estroncio adopta un proceso epitaxial completo, por lo que el espesor y la concentración de portadores de cada capa son más fáciles de controlar que el transistor de silicio de germanio, y la unión es más nítida. El titanato de estroncio tiene un alto punto de fusión y buena estabilidad, por lo que los transistores de titanato de estroncio se convertirán en un dispositivo electrónico ampliamente utilizado y también podrán convertirse en circuitos integrados de titanato de estroncio.

2. Un método para preparar un dispositivo de película delgada de titanato de estroncio amorfo,

que incluye: recubrimiento por rotación de una solución de electrodo inferior sobre la superficie de un sustrato y luego recocido para formar un electrodo inferior; recubrir por rotación una solución de titanato de estroncio sobre la superficie del electrodo inferior y luego hornear para formar una película ácida de estroncio; recocer la película de titanato de estroncio para formar una película amorfa; evaporación por haz de electrones chisporroteando sobre la superficie de la película amorfa para formar un electrodo superior para obtener un dispositivo de película delgada de titanato de estroncio amorfo.

La mayor innovación del dispositivo de película delgada de titanato de estroncio amorfo es que la capa principal de película de óxido del dispositivo es una película amorfa, y el método de preparación es simple, el requisito de temperatura durante el proceso de preparación es bajo y se puede llevar a cabo la producción en masa. Además, el dispositivo de película delgada de titanato de estroncio preparado tiene buena estabilidad, resistencia a la fatiga y puede reciclarse. Tiene una gran relación de conmutación. Cuando se recoce a 400 ° C, la relación de conmutación alcanza 103 y tiene una amplia gama de aplicaciones.