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对稀土电学性质的研究比对光和磁性的研究开展得晚,但自60年代以来,对稀土电学性质已相继找到一些应用。例如,利用La3C2O3作为高温加热元件;利用稀土氧化物制备陶瓷电容,可延长电容器的寿命,或获得在工作温度下介电常数很稳定的多层陶瓷电容器,日、美已进行了大量生产;利用掺镧的钛锆酸铅透明陶瓷作为电光开关或信息显示;利用硼化镧作阴极发射材料,特别是在传感方面的应用有了一些进展,如利用氟化镧晶体作为氟离子的选择性电极。
从70年代开始,国内外才对稀土化合物的电性、热敏、热电、气敏、光电、快离子导电、超导电等方面开展了工作。近几年来稀土化合物的半导体材料、快离子导电材料、传感材料、高Tc超导电材料等电性材料的发掘及其广阔的应用前景、潜在的巨大经济意义引起了科学家的重视,加速了研究进程。
稀土硼化物和碳化物导电性能很好,熔点又高,LaB6可用作高温燃料电池氧电极、磁流体发电机的电极和电子阴极发射材料,EuB6还可以作为离子选择性电极的膜测稀土离子。稀土的N、P、As、Sb化合物电阻率均较低,稀土氮化物和磷化物都是半导体,YP和SmP与P-Si生成P-N结,具有光生伏特效应,有可能作为光电器件。近些年来,对于稀土光电性质的研究主要集中在以下几个方面:
(1)高压光生伏特效应:钙钛矿型的铁电陶瓷BaTiO3、Pb(ZrxTiy)O3经极化后,在光照射下能产生光电压,用7 % La替代Pb(Zr0.65Ti0.35)O3中的Pb效果最好,饱和光电压可达1500 V/cm。
(2)光生伏特电池:人们在P-Si片上沉积Sc、Y、Yb、Lu,制得了MIS电池,认为Sc和Lu的效果最好,以SiOx作反射层时,电池的开路电压可达到0.55 V。
(3)MOS金属-氧化物-半导体场效应管与短波光电转换器:在10 Ωcm的n-Si片上蒸镀一层SiO2绝缘层,与硅片接触处蒸镀一层(20 % Y2O3+80 % TiO2)层,然后在它们上面安装电极,中间做成栅极,形成MOS场效应管。
(4)LaF3 太阳能电池:利用LaF3的热释电效应,即温度改变时,LaF3的自发极化强度发生变化的特点,当太阳光被吸收后转化成热能,温度升高。而LaF3的电容随温度升高呈指数方式地增加,因此使单位体积内储存更多的静电能。
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