3。2 热致变色薄膜的制备
本实验使用固相反应法制作La0。7Ca0。25K0。05MnO3靶材,磁控溅射法制作La0。7Ca0。25K0。05MnO3薄膜。具体流程如图3。3所示:
图3。3 La0。7Ca0。25K0。05MnO3薄膜制备流程图
3。2。1 靶材的制备
用磁控溅射法制备La0。7Ca0。25K0。05MnO3薄膜前先要制作La0。7Ca0。25K0。05MnO3靶材,据第二章阐述,制作靶材的方式有固相反应法、溶胶-凝胶法等,本实验中选择固相反应法制作La0。7Ca0。25K0。05MnO3靶材。
采用固相反应法制备La0。7Ca0。25K0。05MnO3块体材料,使用的原材料粉末为高纯度的La2O3、MnO2、CaCO3以及K2CO3。因为La2O3在大气环境下比较容易潮解,并且容易与大气中的水蒸汽结合形成结晶水,所以在称量粉末前,需要将氧化镧在高温下烧结一段时间,目的是除去粉末中的H2O以及CO2[13]。并且把其余的粉末放在在150℃下烘烤一段时间,除去粉末中的H2O,目的是确保称量的更加精准。样品的制备流程如图3。4所示:论文网
图3。4 靶材制备流程图
(1)配料
将经过处理的原料粉末按照化学配比称量好。
(2)球磨
将称量好的原料粉末放进球磨罐中,加入磨球后进行球磨,球磨可以使各种原料粉末混合均匀,而且还能使粉末颗粒变得更小。本实验使用的球磨机如图3。5所示,在球磨过程中,球磨机的转速以及转动方向都可以设置,通过转动会导致强烈的离心作用,因此磨球会互相碰撞球磨原料粉末,使粉末颗粒变细同时变均匀。因粉末的量相对来说比较小,所以在球磨时应先加入磨球,后加粉末,以减小实验误差。因此,经过球磨机的球磨作用后,原料粉末最终会更加均匀而且粒径也会变小。
图3。5 实验用球磨机图
本文进行两次球磨,第一次球磨是为了将原料粉末混合均匀。为了保证原料粉末能够充分混合,球料比定为2:1,转速为300r/min,球磨4h。第二次球磨的目的是将第一次压块的未达到要求的样品球磨粉碎,由于经过一次高温烧结,所以几种原料粉末的质量都会有所降低,所以第二次球磨时球料比定为3:1,转速设定到300 r/min,时间设为2h,以保证充分研磨未达到要求的样品并且使样品颗粒更细。
(3)压块烧结
压块烧结是靶材制作流程中很关键的部分,烧结的情况会影响样品的性能。压块时的压力大小关系到块状样品烧结时的结晶度,而烧结时温度的高低关系到结晶颗粒,近而关系到块状样品的相转变温度。本实验进行两次压制烧结。
将粉末装入直径为60mm的模具中,用适当的压力静压一定时间后脱模。粉末压块成型后,放入高温炉中烧结,使其进行结晶。本实验采用的高温炉如图3。6所示,通过设定,高温炉能够设定升温速率和烧结时间,而且在烧结完成后会自动断电。
图3。6 实验用高温炉装置图
经过第一次压块烧结后,粉末会变为黑色,而且块状固体中会有气体释放,从而产生许多气孔,因此样品的强度会很低,所以本实验要进行两次压块烧结,这样才能得到强度满足要求的块状样品。第一次烧结后所得样品粉末如图3。7所示:文献综述
图3。7 第一次烧结后样品图
第二次压块烧结前需要经过造粒,经过造粒后的样品加入了粘合剂,而粘结剂在温度达到200℃后会开始挥发,但过快的挥发速度会让块状材料产生气孔,从而降低制作的块状材料的强度,所以在实验时要对它的挥发进行控制,这就要求实验时要合理的进行烧结,本实验两次烧结的条件如表3。1所示: