Visão geral do titanato de estrôncio

Contexto da aplicação e visão geral do titanato de estrôncio

O titanato de estrôncio tem uma alta constante dielétrica e é uma importante matéria-prima para pós cerâmicos eletrônicos. Seus produtos apresentam as vantagens de baixa perda dielétrica e boa estabilidade térmica, por isso são amplamente utilizados na indústria eletrônica. Existem muitos relatos sobre a preparação de titanato de estrôncio em revistas de ciências naturais. O método mais típico é o método de laboratório fornecido pela "Pesquisa sobre novos métodos para síntese de titanato de estrôncio em pó" na indústria de sal inorgânico em 2002. Este método usa tetracloreto de titânio e cloreto de estrôncio como matérias-primas, carbonato de amônio e água de amônia como precipitantes, e usa coprecipitação química para sintetizar pó de titanato de estrôncio. A influência das condições do processo na pureza do produto e na relação estrôncio-titânio é estudada.

As condições de reação são que a razão molar de tetracloreto de titânio para cloreto de estrôncio seja 1,02, a razão molar de carbonato de amônio para cloreto de estrôncio seja 1,40, a temperatura de reação seja a temperatura ambiente e a calcinação a 900 ° C por 4 horas seja necessária; a desvantagem deste método é que requer um longo tempo de calcinação, e a distribuição do tamanho das partículas pode ser desigual devido ao crescimento de alguns grãos de titanato de estrôncio; além disso, alguns estudos fizeram uma descrição detalhada do mecanismo de cristalização do titanato de estrôncio, mas seu método de preparação e a solução para sintetizar o titanato de estrôncio são menos viáveis ​​na produção industrial. Os métodos para preparar titanato de estrôncio no mundo incluem método de fase sólida, método de coprecipitação, método sol-gel, método de precursor de complexo orgânico e outros processos.

O processo em fase sólida consiste em calcinar óxido de titânio e carbonato de estrôncio em alta temperatura. Como a distribuição do tamanho das partículas do titanato de estrôncio após a calcinação é difícil de controlar e a pureza é baixa, isso afeta muito o desempenho do produto. A coprecipitação é o método mais antigo usado para sintetizar partículas ultrafinas de óxido metálico de alta pureza por reação química em fase líquida. O método de precipitação tem baixo custo, mas apresenta os seguintes problemas: o precipitado geralmente é coloidal, difícil de lavar e filtrar; o precipitante é facilmente misturado como uma impureza, e vários componentes podem ser segregados durante o processo de precipitação, e alguns precipitados são dissolvidos durante a lavagem.

Além disso, uma vez que um grande número de íons metálicos não são fáceis de sofrer reações de precipitação, a aplicação deste método também é restrita. O método sol-gel geralmente utiliza alcóxido de metal orgânico como matéria-prima, e obtém um precursor sólido através de hidrólise, polimerização, secagem e outros processos, e finalmente obtém um nanomaterial através de tratamento térmico apropriado; como o alcóxido metálico é usado como matéria-prima, o custo desse método é relativamente alto e o processo de gelificação é lento, de modo que o ciclo geral de síntese é relativamente longo.

Além disso, alguns íons metálicos que não são fáceis de serem hidrolisados e polimerizados são difíceis de serem firmemente ligados à rede de gel, o que limita os tipos de óxidos compósitos ultrafinos de alta pureza obtidos por este método. Portanto, se o titanato de estrôncio for preparado pelo atual método de fase sólida, método de coprecipitação, método sol-gel, método de precursor de complexo orgânico e outros processos, existem deficiências e defeitos.

O titanato de estrôncio é uma importante matéria-prima na indústria eletrônica, utilizada para ajustar automaticamente elementos de aquecimento e fabricar componentes com desmagnetização. Na área cerâmica, é utilizado na fabricação de capacitores cerâmicos, materiais cerâmicos piezoelétricos, elementos cerâmicos sensíveis e elementos cerâmicos de micro-ondas. Também pode ser usado como pigmentos, esmaltes, materiais resistentes ao calor e materiais isolantes. Os monocristais de titanato de estrôncio podem ser usados ​​como materiais ópticos e gemas artificiais.

Os cristais de titanato de estrôncio têm alto índice de refração e alta constante dielétrica, e seus cristais únicos são usados como materiais ópticos e gemas artificiais. Supercondutores de baixa temperatura baseados em titanato de estrôncio também foram fabricados. Exemplos de suas aplicações são os seguintes:

1. Prepare um transistor de titanato de estrôncio com processo simples e boa estabilidade.

Usando método de dopagem substitucional, epitaxia por feixe molecular de laser, deposição de laser pulsado, pulverização catódica por magnetron, evaporação por feixe de elétrons ou epitaxia por feixe molecular e outros métodos de produção de filme, materiais de película fina de titanato de estrôncio tipo n SrAxTi1-xO3 ou Sr1-xLaxTiO3, onde A é Nb ou Sb, são preparados em substratos de cristal único (como SrTiO3, YSZ, LaAlO3, Nb:SrTiO3, etc.); São preparados materiais de película fina de titanato de estrôncio tipo p SrBxTi1-xO3, onde B é In ou Mn. Todos os valores de x variam de 0,005 a 0,5.

Quando uma camada de titanato de estrôncio tipo p e uma camada de titanato de estrôncio tipo n são cultivadas juntas epitaxialmente, essas duas camadas de filmes de titanato de estrôncio com diferentes tipos de condutividade formam uma junção p-n na interface, e esta junção p-n constitui um diodo de cristal de titanato de estrôncio; quando uma camada de titanato de estrôncio tipo p, uma camada de titanato de estrôncio tipo n e outra camada de titanato de estrôncio tipo p são cultivadas juntas epitaxialmente, essas três camadas de filmes de titanato de estrôncio formam uma junção pnp, e esta junção pnp constitui um triodo de titanato de estrôncio pnp; quando uma camada de titanato de estrôncio tipo n, uma camada de titanato de estrôncio tipo p e outra camada de titanato de estrôncio tipo n são cultivadas epitaxialmente juntas, essas três camadas de filmes de titanato de estrôncio formam uma junção npn, e esta junção npn constitui um triodo de titanato de estrôncio npn.

O transistor de titanato de estrôncio adota um processo epitaxial completo, de modo que a espessura e a concentração de portadores de cada camada são mais fáceis de controlar do que o transistor de silício de germânio, e a junção é mais nítida. O titanato de estrôncio tem um alto ponto de fusão e boa estabilidade, portanto, os transistores de titanato de estrôncio se tornarão um dispositivo eletrônico amplamente utilizado e também podem ser desenvolvidos em circuitos integrados de titanato de estrôncio.

2. Um método para preparar um dispositivo de película fina de titanato de estrôncio amorfo,

incluindo: revestimento por rotação de uma solução de eletrodo inferior na superfície de um substrato e depois recozimento para formar um eletrodo inferior; revestir por rotação uma solução de titanato de estrôncio na superfície do eletrodo inferior e depois cozer para formar uma película ácida de estrôncio; recozimento do filme de titanato de estrôncio para formar um filme amorfo; evaporação por feixe de elétrons pulverizando na superfície do filme amorfo para formar um eletrodo superior para obter um dispositivo de filme fino de titanato de estrôncio amorfo.

A maior inovação do dispositivo de filme fino de titanato de estrôncio amorfo é que a principal camada de filme de óxido do dispositivo é um filme amorfo e o método de preparação é simples, a exigência de temperatura durante o processo de preparação é baixa e a produção em massa pode ser realizada. Além disso, o dispositivo de película fina de titanato de estrôncio preparado tem boa estabilidade, resistência à fadiga e pode ser reciclado. Possui uma grande taxa de comutação. Quando recozido a 400 ° C, a taxa de comutação atinge 103 e possui uma ampla gama de aplicações.