采用固相反應(yīng)法制備了C3N4摻雜的氧化鋅基壓敏陶瓷。研究了C3N4摻雜對氧化鋅基壓敏陶瓷的相成分、顯微結(jié)構(gòu)、介電頻譜、小電流性能和通流能力的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，C3N4摻雜在氧化鋅晶粒長大過程中起抑制作用，隨著C3N4摻雜量的提升，氧化鋅基壓敏陶瓷的壓敏電壓梯度與非線性系數(shù)一并提高。

ZnO基壓敏陶瓷具有優(yōu)良的非線性 I-V特性及耐脈沖電流能力，作為過壓保護(hù)和浪涌吸收的元件被廣泛地應(yīng)用在電子線路、電力系統(tǒng)中^{[1, 2]}。ZnO基壓敏陶瓷的非線性特性來源于在晶界處存在的雙肖特基勢壘^[3]。ZnO基壓敏電阻的電學(xué)性能受金屬氧化物添加劑的影響，如 Bi₂O₃，Pr₆O₁₁，V₂O₅等用于構(gòu)成雙肖特基勢壘； Sb₂O₃，TiO₂等用于改變晶粒尺寸大?。灰约?MnO₂，Co₂O₃等用于改變勢壘高度。

研究表明^[4]，在晶界處以堿金屬離子作受主摻雜可以有效改變晶界耗盡層區(qū)域的載流子濃度，進(jìn)而提升 ZnO基壓敏陶瓷的壓敏特性。為了在晶界區(qū)域?qū)崿F(xiàn)受主摻雜，除了使用堿金屬離子替位鋅離子以外，還可以考慮使用非金屬離子來替位氧離子。氮作為第五主族元素，其離子半徑與氧離子相近，因此氮離子可以輕易進(jìn)入氧離子的晶格位置以提供額外的空穴。實際上，選擇 N摻雜制備 p型 ZnO的研究有很多，然而 N摻雜在 ZnO中形成的是深受主能級，所以僅使用 N摻雜仍然很難得到穩(wěn)定的 p型 ZnO。而根據(jù)文獻(xiàn)報告^[5]，N摻雜可以使 Bi₂O₃實現(xiàn)穩(wěn)定的 p型導(dǎo)電。由于 Bi₂O₃是形成雙肖特基勢壘的關(guān)鍵添加物，因此 N摻雜會對 ZnO-Bi₂O₃基壓敏陶瓷的晶界勢壘特性產(chǎn)生影響。

由于 C₃N₄具有高含氮量以及合適的分解溫度，可以用作氮源添加劑。當(dāng)溫度超過 750℃時，C₃N₄會完全分解。C₃N₄分解過程中可以提供活性較高的氮離子以進(jìn)入氧離子的的晶格位置，而引入的碳則會在燒結(jié)過程中被排放掉。本文使用C₃N₄作為氮源添加至 ZnO-Bi₂O₃基壓敏陶瓷中，并研究了C₃N₄摻雜量對 ZnO-Bi₂O₃基壓敏陶瓷的相成分、顯微結(jié)構(gòu)、介電性能和大電流與小電流區(qū)域電性能的的影響。

 

 

 

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