铝掺杂对氧化锌压敏陶瓷电性能的影响

无机材料学报, 2016, 31(9): 981-986. doi: 10.15541/jim20160080

铝掺杂对氧化锌压敏陶瓷电性能的影响

1.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安,710049

2.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安,710049

3.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安,710049

4.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安,710049

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB251003)State Key Program of National Basic Research (973 Program) of China (2015CB251003)

关键词： ZnO压敏陶瓷 , Al掺杂 , 本征点缺陷

Effect of Al Addition on Electrical Properties of ZnO-based Varistor Ceramics

Keywords： ZnO-based varistor ceramic , Al dopant , intrinsic defect

研究了微量铝(Al)掺杂对氧化锌(ZnO)压敏陶瓷显微结构、电性能和本征点缺陷浓度等方面的影响及其作用机理.研究结果表明,介电损耗峰值能够在一定程度上反映ZnO压敏陶瓷本征点缺陷浓度,微量Al掺杂能够引起ZnO压敏陶瓷本征点缺陷浓度的显著降低.氧空位缺陷对应的损耗峰峰值从88.82下降到1.74,锌填隙缺陷对应的损耗峰峰值从133.38下降到8.14.随着Al掺杂量的增加,ZnO压敏陶瓷平均晶粒尺寸从9.15 μm逐渐下降到6.24 μm,而压敏电压从235 V/mm逐渐提高到292 V/mm.可见Al掺杂抑制了ZnO压敏陶瓷中本征点缺陷的形成,而本征缺陷浓度的降低导致材料显微结构和电性能发生明显变化.本文阐述了Al掺杂对ZnO压敏陶瓷本征缺陷的影响机理,建立了ZnO压敏陶瓷显微形貌、电性能、介电性能和本征点缺陷之间的联系.

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