采用傳統(tǒng)固相法制備稀土氧化物Gd2O3摻雜的ZnO壓敏陶瓷。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和壓敏電阻直流參數(shù)儀對樣品的物相、顯微組織及電性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明：隨著Gd2O3摻雜量的增加，ZnO壓敏陶瓷電位梯度單調(diào)遞增，非線性系數(shù)先增加后減小，而漏電流呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢。

氧化鋅壓敏陶瓷是以ZnO為主要原料，添加多種氧化物（Bi₂O₃、Sb₂O₃、Co₃O₄等）經(jīng)傳統(tǒng)陶瓷工藝燒結(jié)而成的新型多功能半導(dǎo)體陶瓷元件。由于其具有非線性特性優(yōu)良、能量吸收能力大、相應(yīng)時(shí)間迅速等優(yōu)點(diǎn)，而被應(yīng)用于保護(hù)電力線的避雷器閥芯或保護(hù)電子元件不受電壓突涌影響的電涌吸收器^[1,2]。隨著電子設(shè)備向小型化、輕量化的發(fā)展趨勢，使得壓敏電阻的尺寸及重量也隨之減小，因此，開發(fā)具有高壓敏電壓梯度和大能量吸收能力的壓敏陶瓷具有重要意義。

氧化鋅壓敏陶瓷的非線性歐姆特性是一種晶界效應(yīng)，其晶界的特性，如晶界數(shù)量、施主濃度、界面態(tài)密度、肖特基勢壘高度等對壓敏陶瓷的電學(xué)參數(shù)將產(chǎn)生直接影響。因此，通過摻雜添加劑來調(diào)控ZnO壓敏陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)及晶界性質(zhì)成為提高其電學(xué)性能的主要手段。眾多研究表明添加稀土氧化物能有效調(diào)控晶界勢壘高度和抑制晶粒長大，從而提高ZnO壓敏陶瓷材料的電位梯度。Chen等人^[3,4]研究了稀土氧化物Sm₂O₃/Dy₂O₃的摻入對ZnO壓敏陶瓷微觀結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，Sm₂O₃/Dy₂O₃的摻入能有效降低壓敏陶瓷的漏電流，提高其非線性系數(shù)和電位梯度。Li等人^[5]報(bào)道了同時(shí)摻雜Nd₂O₃和Y₂O₃添加劑對ZnO壓敏陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和電性能的影響，結(jié)果表明Nd₂O₃能顯著提高其非線性性能，而Y₂O₃可作為ZnO晶粒的生長調(diào)節(jié)劑。Cao等人^[6]研究了不同CeO₂摻雜量對ZnO-Bi₂O₃基壓敏陶瓷的電性能的影響，結(jié)果表明CeO₂作為施主摻雜能提高壓敏陶瓷的非線性系數(shù)和壓敏電壓，但同時(shí)漏電流也會增加。眾多研究均表明添加稀土氧化物能有效改善晶界特性，從而提高ZnO壓敏陶瓷材料的電學(xué)性能。然而，目前關(guān)于稀土氧化物Gd₂O₃的摻雜對ZnO壓敏陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電機(jī)理方面的研究還鮮為報(bào)道。

因此，本文采用傳統(tǒng)的壓敏陶瓷制備工藝制備不同Gd₂O₃摻雜濃度的ZnO壓敏陶瓷，研究Gd₂O₃摻雜濃度對ZnO壓敏陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌及電性能的影響規(guī)律。探索添加劑Gd₂O₃對ZnO壓敏陶瓷晶界的作用機(jī)理，優(yōu)化其摻雜濃度。

 

 

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