ZnO壓敏電阻作為一種多晶n型半導(dǎo)體陶瓷材料^[1-3]。由于其出色的非線性電流-電壓(I-V) 特性和高能量吸收能力，被廣泛用于電氣系統(tǒng)中，以保護(hù)它們免受電壓浪涌沖擊的傷害。隨著電力需求的不斷增加，對(duì)電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高，這導(dǎo)致ZnO壓敏電阻在電性能穩(wěn)定性方面具有更高的規(guī)格，特別是浪涌沖擊穩(wěn)定性^[4-8]。

目前已提出的壓敏電阻劣化機(jī)理模型有四種：電子捕獲、偶極取向、氧解吸和離子遷移 ^[9-11]。研究表明，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更相符的是Gupta的離子遷移理論^[12-14]。其關(guān)鍵要點(diǎn)是，處在耗盡層和ZnO晶粒中的間隙鋅離子是主要的遷移離子。在電場(chǎng)作用下，帶正電荷的間隙鋅離子向晶界移動(dòng)并中和耗盡層中的帶負(fù)電荷的離子，導(dǎo)致勢(shì)壘高度降低^[15-18]。這種現(xiàn)象表明， ZnO壓敏電阻的浪涌沖擊穩(wěn)定性可以直接歸因于間隙離子的濃度和遷移速率^[19-21]。大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)了通過摻雜可以提高ZnO壓敏電阻的浪涌沖擊穩(wěn)定性^[22、23]。 Zhang^[24] 等人通過摻雜 SiO₂ 顯著降低了ZnO晶粒中的間隙鋅離子和氧空位的密度，從而實(shí)現(xiàn)ZnO壓敏電阻優(yōu)異的電性能和更高的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。Wang^[25] 等人發(fā)現(xiàn)Sb₂O₃ 的摻雜不僅可以產(chǎn)生尖晶石使ZnO晶粒的結(jié)構(gòu)更加均勻，而且還可以限制間隙Zn²⁺離子遷移到邊界，從而提高了ZnO壓敏電阻的浪涌電流沖擊穩(wěn)定性。 Jiang^[26]等人首次發(fā)現(xiàn)NiO的摻雜可以抑制ZnO壓敏電阻（0002）極平面的生長(zhǎng)，使壓敏電阻在大電流沖擊下具有更高的穩(wěn)定性。

本研究使用銦元素替換同族鋁元素，制備了不同Al³⁺/ In³⁺摻雜比例的ZnO壓敏電阻，分析了其微觀結(jié)構(gòu)、相變和電學(xué)性能，特別是對(duì)脈沖電流應(yīng)力的穩(wěn)定性行為。結(jié)果表明，鋁銦的適量摻雜比例不僅可以改善微觀結(jié)構(gòu)均勻性，還可以抑制間隙Zn離子遷移并降低其濃度，從而提高ZnO壓敏電阻浪涌沖擊穩(wěn)定性。

詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)查看附件