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探究4.4机理及其问题及解决方法

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:本节中,将通过高压作用,在常压相分离的Mg含量范围制备出单一立方MgZnO相。在材料的制备中目前存在以下两个方面的问题:1)在MgZnO制备烧结过程中我们发现,烧结后MgZnO会出现开裂现象,如图412所示。我们认为这一现象的产生是源于在高温高压下,ZnO和MgO的固溶导致ZnMgO陶瓷内部产生较大的张应力。拟解决的办法为:在二次烧结之前,将MgZnO进行球磨处理,然后再进行二次烧结,并控制晶粒尺寸的生长。图4-13 MgZnO蒸镀的电极的光学照片

探究4.4机理及其问题及解决方法

由于ZnO(六方)和MgO(立方)晶体结构不同,使得生长的MgZnO合金在一定Mg含量范围出现结构相分离。即使在非平衡状态下进行MgZnO薄膜的生长,也会不可避免地在0.33<x<0.65范围内出现相分离。本节中,将通过高压作用,在常压相分离的Mg含量范围制备出单一立方MgZnO相。下面将对单一立方MgZnO的形成机理进行分析。

首先,MgO和ZnO的体系中,在压力恒定的条件下,随着温度的升高,MgO和ZnO之间的固溶度会增大;而温度恒定的条件下,随着压力的升高,同样也会出现固溶度增大的趋势,使之不再遵循常压下的分凝系数而实现高浓度互溶。

其次,在高浓度固溶体MZO形成过程中,将出现中间产物w-MZO和rs-MZO。

第三,在合成的最后阶段,中间产物w-MZO将在压力或温度的作用下转变为rs-MZO,同时rs-MZO中Zn和Mg离子的浓度实现平衡。我们也可将这一过程表示为

MgO+ZnO→w-MZO+rs-MZO→rs-MZO (4-1)

因此,通过对压力和温度的有效调节,可实现不同组分MgZnO合金的任意互溶。在材料的制备中目前存在以下两个方面的问题:

1)在MgZnO制备烧结过程中我们发现,烧结后MgZnO会出现开裂现象,如图4−12所示。我们认为这一现象的产生是源于在高温高压下,ZnO和MgO的固溶导致ZnMgO陶瓷内部产生较大的张应力。为此,我们采用二次烧结(再结晶)技术和通过调节合成后MgZnO的降温与降压速度解决了陶瓷在固溶过程中出现沿c轴开裂的现象。(www.xing528.com)

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图4-12 高温高压烧结后MgZnO开裂的光学照片

2)在MgZnO陶瓷表面蒸镀电极时发现,由于陶瓷表面较为粗糙,使得蒸镀的电极出现严重的断裂现象,如图4−13所示。为此,我们对陶瓷表面进行了抛光,但遗憾的是,由于陶瓷中MgZnO经二次烧结后,晶粒尺寸较大,致使抛光过程中出现“掉晶”现象,因此无法将表面抛平。拟解决的办法为:在二次烧结之前,将MgZnO进行球磨处理,然后再进行二次烧结,并控制晶粒尺寸的生长。

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图4-13 MgZnO蒸镀的电极的光学照片

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