论文摘要
稀土钙钛矿结构材料LaMO3（M=Cr、Fe、Mn等）具有明显的负温度系数（NTC）特征,可以作为负温度系数热敏电阻的新一代基础材料。通过掺杂等手段可以对LaMO3材料的电阻-温度关系进行控制,使其获得最佳的阻-温性能。若将此类材料涂覆在适宜的基底上,结合其优异的高温性能与电阻温度特性,有望作为新一代薄膜热敏材料开发出耐酸、碱和腐蚀性气体的直接接触式实用温度传感器。本研究的目的是在Al2O3基底上制备组织致密、且有一定厚度的La1-xSrxMO3薄膜,进而探讨此类薄膜的电性能。研究主要集中在:采用复合溶胶-凝胶方法制备La1-xSrxMnO3薄膜,用XRD、SEM等手段对不同薄膜的结构、相组成、表面和截面组织形貌进行分析,研究各工艺参数（包括前驱体溶液浓度、掺杂量、粉体加入量、封孔致密化、浸渍次数、预烧温度和烧结温度等）与薄膜组织的关系;研究La1-xSrxMnO3薄膜的电性能,找出决定电性能的关键工艺参数;探讨LaMO3薄膜的形成机制、钙钛矿结构的掺杂导电机理等相关问题。通过系统地对比研究,优选出了在Al2O3基底上制备高质量La1-xSrxMO3薄膜的复合溶胶-凝胶制备工艺,该工艺的关键为:首先制备掺锶锰酸镧纳米粉体和同组分的锰酸锶镧溶胶;然后将纳米粉体和溶胶按一定比例配合,制成复合浆料;最后采用浸渍提拉法在经预处理的基底上进行涂覆并煅烧成膜。在复合溶胶-凝胶制备工艺中,影响薄膜质量的主要因素为:粉体加入量、分散剂、浸渍次数、封孔工艺、热处理温度等。XRD和SEM表征结果证明,用复合溶胶-凝胶工艺在氧化铝基体上制备的涂层由La1-xSrxMnO3单相组成。本研究范围内,随着粉体加入量的提高,薄膜厚度增加,但过多粉体使浆料的粘附性变差;分散剂的加入促进了浆料中粉体的均匀分散,但其高温分解也容易诱发薄膜的开裂;浸渍次数增加有利于提高薄膜厚度,但也延长了工艺流程;封孔后的薄膜更加平整,空洞明显减少;800℃以前有机物全部分解完成。对不同的薄膜电性能研究表明,掺锶量对薄膜导电性的影响较为明显,本研究的掺锶量范围内（x=0.2、0.3、0.4和0.5）,x=0.4时的导电性最好。粉体加入量的增加和增加的封孔工艺均可提高薄膜导电性。在对比分析粉体加入量、分散剂、浸渍次数、封孔工艺和热处理温度等对薄膜组织影响的基础上,得出了制备高质量薄膜的几个最佳参数:粉体加入量62.0%;聚乙二醇作分散剂,加入量为0.2 ml;浸渍次数为6次;封孔次数2次;预烧温度为600℃,保温时间为10 min,终烧温度为800℃,保温时间为1h。另外,研究发现调节pH值到9.0可提高浆料的稳定性。