說到“純”這個字，大家都非常喜歡，不摻加任何雜質的，純牛奶、純金、純銀、純蜂蜜等等，但是對于Sn02來說，純并不等于好，純Sn02本身是屬于n型導電半導體結構，電阻受溫度影響較小，這樣就限制了其應用范圍，比如說不宜作導電陶瓷。但是有沒有一種方法可以改善這個問題呢，答案是肯定的，研究表明，摻雜其他氧化物后可以顯著提高其燒結性能和導電性能。本文主要講的是La203對Sn02陶瓷的電學性能和力學性能的影響。
通過對La203摻雜Sn02陶瓷的燒結機理的探討，期望進一步提高Sn02陶瓷的性能。
以分析純的La（NO3）3和SnCl4.5H2O為原料，采用共沉淀法合成很細粉體。按照1：99的La203與Sn02 的比例稱量原料，將La（NO3）3與 SnCl4.5H2O 分別溶于稀HCl，向燒杯中的溶液緩慢滴加體積比為1：1的氨水，進行共沉淀反應，將沉淀抽濾，得到粉體前驅體。再將前驅體在烘箱中100℃烘干lOh， 得到白色顆粒，將其研磨磨細后，在500 - 700℃下煅燒2h，即得到La203摻雜納米Sn0、粉體。在150MPa壓力下壓制成型，在1380℃ 下燒結得到Sn02陶瓷。
樣品結構用X射線衍射c(RD)方法確定；利用掃描電子撼微鏡(SEM)和場發射高分辨率顯微鏡(FE SEM ED S)米研究樣品微觀結構及組成。
缺陷的產生
Sn02屬于半導體，自身粉體很難燒結。摻雜La203后，由于摻雜劑本身的特性，在燒結過程中進入到二氧化錫晶格中，摻雜元素產生了大量的空位、自電屯子以及離子，這些離子會轉移到其他晶格形成更多的缺陷，這個缺陷的轉移行為構成了燒結過程的傳質，較終實現致密燒結。
晶界的作用
可以看出，在陶瓷的燒結過程中，不同主晶粒之間存在大量的晶界。主晶相中產生了大量的缺陷，缺陷主要由外來雜質的引入形成的。這些缺陷為燒結提供了動力，隨著缺陷的遷移，晶體逐漸合并和長大，引發缺陷的La2+等離子也逐漸向品界移動，并較終在晶界富集。
瞬間液相的產生
可以看出固相燒結是二氧化錫陶瓷的主要燒結動力，但是我們還發現了很多液相燒結的影子。可以看出，在大部分的主晶相表面都有一個或數 個波浪紋存在，說明在燒結過程中曾經有微量液相存在的痕跡。由于所有原料的熔點都高于燒結溫度，因此推測在燒結中有中間過度相，該過度相為液相，通過液相實現缺陷的轉移和彌合，加速燒結。
第二相的產生
La203摻雜析出的第二相，與 EDS聯用可知該第二相含有La2Sn2O7， 從SEM中可以看出第二相扎根于主晶相，而不是粘附在主晶相上，因此第二相不是外界物質沉積而成，而是由于兩種晶格參數不一致慢慢從晶相內部析出的。通過圖3的高清掃描隧道顯微鏡可以看出，該第二相在主晶相的各個方位開始析出，這種析出第二相與主晶相的固溶度以及晶格相似度有關。
第二相的晶粒大小約為300nm左右，從主晶相內部開始凸起，并逐漸與主晶相分離，形成單獨第二相。
首先La203分散到Sn02晶格中，由于La3+與Sn4+的離子半徑、化合價、電負性等不同，高溫下晶相處于不穩定狀態，導致金紅石結構的不穩定性，使得周圍配位的O2-容易離開本位形成間隙VO2+，產生了陶瓷晶相偏析的動力。在這個過程中，隨著時間的延長，不同的 La離子開始富集、偏析，較終形成第二相。富集偏析的程度不同導致第二相的成分區別。
首先，在燒結初期，由于La203摻雜量較少，同時 Sn02自身燒結性能差，因此燒結速度較慢，在摻雜氧化物所在的局部地方，其相對濃度較高，會開始出現固溶體并開始發生晶格重排生長等燒結現象，這時的燒結主要是固相燒結，這階段的特點是燒結速度慢，以形成初始燒結晶粒為主。
隨著燒結的進一步發生，晶格會逐漸長大，由于離子半徑、電負性及化合價等不匹配，在長大的晶格體內會形成大量的氧守位、自由電子及位錯等缺陷，隨著 固相燒結的深入，缺陷會逐漸有晶格內部向邊界擴散，進入二氧化錫晶格的摻雜離子會逐漸向晶界上富集，此時在局部晶界處，其摻雜劑的濃度會更高，因此可能在 局部瞬間出現微量的液相促進燒結。
微量液相的出現促進了分相，根據Sn02與La2O3實際情況做出的二元相圖，如圖所示，Sn02自身的熔點較低，只有1630℃，通過二元相圖l可以看出，La2O3的摻雜首先可能形成中間產物La2Sn207，而且可以顯著降低出現液相的溫度。由于本研究沒有涉及>5%含量的La2O3的實驗，因此這部分相圖用虛線表示為推測結果。
當La2Sn207含量增加時，在燒結過程會產生更多的液相促進燒結，,而溫度降低后，會析出La2Sn207與 Sn02的固溶體，其中固溶體中沒有La2O3。
在圖的右側陰影處為共晶區，該部分組成中，摻雜的La3+離子令部進入二氧化錫晶格，形成a晶相區，該晶相結果與 Sn02一致，但是晶格中的部分Sn被稀土離子取代形成有限固溶體，而不會形成第二相。由于自身離子的特性，其與Sn02形成固溶體的能力不同，一般摻雜量很過lw t%的稀上氧化物都會形成第二相，因此共晶區應該小于這個值。
隨著燒結的進行，產生的液相會出現析晶，在相圖上表現為沿著右側的縱坐標產生Sn02晶體，同時液相中的La2Sn207會越來越高，這時候如果降溫，第二相中的 La2Sn207含量也高，從圖上我們看出，在高出液相線的溫度下燒結，很難燒結出完全的第二相La2Sn207出現的分相應該都是La2Sn207與 Sn02的固溶體，只是由于燒結時間及程度不同，第二相中的La2Sn207含量不同而己。并且由于La2Sn207與Sn02晶格結構及大小的不同，因此兩種晶格的固溶度較低，在燒結過程中會逐漸產生分離形成分相，靠近的主晶相一側以 Sn02為主，外側開始析出富含La2Sn207的第二相，當燒結繼續進行時，會在第二相中繼續發生分相，即形成多級分相。
稀上氧化物摻雜能改善二氧化錫陶瓷電很的燒結性能。摻雜La2O3二氧化錫陶瓷的燒結前期屬于固體燒結，在燒結過程中會產生瞬間液相，并析出第二相La2Sn207， 二相從主晶相中分相析出是一個緩慢和逐級發生的過程， 第二相中的成分隨著燒結的進行會發生多次分相。[Sn02摻雜La203改善自身的陶瓷電學性能和力學性能的探討]