[发明专利]一种光敏陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种光敏陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

半导体陶瓷是指具有半导体特性、电导率约在10^-6～10⁵S/m的陶瓷。半导体陶瓷的电导率因外界条件（温度、光照、电场、气氛和温度等）的变化而发生显著的变化，因此可以将外界环境的物理量变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元件。半导体陶瓷主要有热敏陶瓷，光敏陶瓷，气敏陶瓷和湿敏陶瓷。其中光敏陶瓷主要是半导体陶瓷，其导电机理分为本征光导和杂质光导。对本征半导体陶瓷材料，当入射光子能量大于或等于禁带宽度时，价带顶的电子跃迁至导带，而在价带产生空穴，这一电子-空穴对即为附加电导的载流子，使材料阻值下降；对杂质半导体陶瓷，当杂质原子未全部电离时，光照能使未电离的杂质原子激发出电子或空穴，产生附加电导，从而使阻值下降。不同波长的光子具有不同的能量，因此，一定的陶瓷材料只对应一定的光谱产生光导效应，所以有紫外（0.1-0.4μm）、可见光（0.4～0.76μm）和红外（0.76～3μm）光敏陶瓷。由此也造成了传统光敏陶瓷在光谱方面较窄，且灵敏度还有待进一步提升等不足。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种光敏陶瓷材料及其制备方法，通过加入多种成分，以提高陶瓷材料的灵敏度以及拓宽陶瓷的光谱范围。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种光敏陶瓷材料，由下列重量组份的各物质组成：氯化锌3-8份、硫化铅5-10份、碳化硅10-15份、碳酸钡3-6份、硫化铜2-5份、氧化钴1-3份、铬酸铅2-5份、氟化锡0.5-2份、二氧化铱1-3份、氯化铟2-4份、3,7-二甲基-3-辛醇15-30份。

优选的，所述氯化锌4-7份、硫化铅6-9份、碳化硅11-14份、碳酸钡4-6份、硫化铜3-5份、氧化钴1.5-2.5份、铬酸铅2-4份、氟化锡1-2份、二氧化铱2-3份、氯化铟3-4份、3,7-二甲基-3-辛醇24-28份。

优选的，所述氯化锌5份、硫化铅8份、碳化硅12份、碳酸钡5份、硫化铜4份、氧化钴2份、铬酸铅3份、氟化锡1.5份、二氧化铱2.5份、氯化铟3.5份、3,7-二甲基-3-辛醇25份。

一种光敏陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将氯化锌3-8份、硫化铅5-10份、碳化硅10-15份、碳酸钡3-6份、硫化铜2-5份、氧化钴1-3份、铬酸铅2-5份、氟化锡0.5-2份、二氧化铱1-3份、氯化铟2-4份粉碎至50-100目后，放入搅拌机中混合搅拌至均匀；

S2：随后向步骤S1中加入3,7-二甲基-3-辛醇15-30份，以升温速率2-4℃/min升温至80-100℃，边搅拌边反应30-50min；

S3：将步骤S2中所得混合物放入烧结炉中在250-350℃下反应5-10min；随后以5-10℃/min升温至600-800℃，并保温反应15-25min；再以3-5℃/min升温至1150-1300℃，保温反应1-2.5h；待反应结束、冷却后即可得到所述光敏陶瓷材料。

优选的，步骤S1中粉碎至60-80目；搅拌速度为1000-1200rpm。

优选的，步骤S2中所述升温速率为3℃/min，升温至95℃，以速率800-1000r/min搅拌反应45min。

优选的，步骤S3中所得混合物放入烧结炉中在300℃下反应8min；随后以7℃/min升温至700℃，并保温反应20min；再以4℃/min升温至1200℃，保温反应2h。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明所述一种光敏陶瓷材料的制备方法，通过加入铬酸铅、氟化锡、二氧化铱、氯化铟等物质，掺入铅、锡、铱、铟离子，使其起敏化中心的作用，进而提高陶瓷的灵敏度；同时还可烧结成多晶型光敏导体，形成不同比例的固溶体，因而可制得峰值波长在750-1300nm连续变化的光敏陶瓷，拓宽了陶瓷材料的光谱范围。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

S1：将氯化锌3份、硫化铅5份、碳化硅10份、碳酸钡3份、硫化铜2份、氧化钴1份、铬酸铅2份、氟化锡0.5份、二氧化铱1份、氯化铟2份粉碎至50目后，放入搅拌机中以1000rpm混合搅拌至均匀；

S2：随后向步骤S1中加入3,7-二甲基-3-辛醇15份，以升温速率2℃/min升温至80℃，以速率800r/min边搅拌边反应30min；