【摘 要】
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在导电陶瓷材料中,ZnO基线性电阻陶瓷占据重要地位,其中较为成熟的Zn-Al-Mg三元体系被研究和应用得最为广泛。但其制备工艺多为传统的球磨法有不均匀及纯度不高等缺点,在稀土金属掺杂改性方面的研究也还较少。在Zn-Al-Mg三元体系的基础上,向ZnO线性电阻中引入稀土金属,并将制备工艺由传统球磨法改为溶胶凝胶法,经高温烧结后制备出稀土金属掺杂的ZnO基线性电阻陶瓷,对其形貌、微观结构及电学性能进行
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在导电陶瓷材料中,ZnO基线性电阻陶瓷占据重要地位,其中较为成熟的Zn-Al-Mg三元体系被研究和应用得最为广泛。但其制备工艺多为传统的球磨法有不均匀及纯度不高等缺点,在稀土金属掺杂改性方面的研究也还较少。在Zn-Al-Mg三元体系的基础上,向ZnO线性电阻中引入稀土金属,并将制备工艺由传统球磨法改为溶胶凝胶法,经高温烧结后制备出稀土金属掺杂的ZnO基线性电阻陶瓷,对其形貌、微观结构及电学性能进行表征分析。主要研究成果如下:1.钕掺杂浓度不同的（Nd,Al）共掺杂ZnO粉体通过络合剂为三乙醇胺的溶胶凝胶法制备,并对其结构和电学性能进行表征。结果显示Nd离子对ZnO晶体沿c轴方向的生长有抑制作用,使平均晶粒尺寸由24 nm减小至15 nm左右。随掺杂浓度的提高,ZnO的带隙宽度减小至2.99 e V,可见光吸收范围和自由激子浓度提高。掺杂浓度为1.5%时,活化能从0.21 e V增大至0.27 e V。2.在Zn-Al-Mg三元体系的基础上,以柠檬酸为络合剂通过溶胶凝胶法合成CeO2掺杂ZnO基线性电阻陶瓷。预煅烧粉体物相组成为CeO2和ZnO相,高温烧结后尖晶石相的Zn Al2O4生成,陶瓷表面由致密变为薄片粒子堆积形貌。CeO2促进ZnO晶体沿c轴方向的生长而抑制a轴方向,平均晶粒尺寸从52 nm减小到39 nm左右,阻温系数实现了由负到正的转变,势垒高度减小至0.057 e V,最小非线性系数为1.13。3.对体系中各元素的比例略作调整后,通过溶胶凝胶法向ZnO基线性电阻中引进稀土金属Dy。预煅烧粉体由六方纤锌矿的ZnO组成,无第二相。高温烧结后在晶界处形成尖晶石相Zn Al2O4和钙钛矿相Al Dy O3,ZnO晶体沿a轴方向的生长受到抑制而c轴方向被促进生长,平均晶粒尺寸从42 nm增大至55 nm左右。Dy的掺杂增大了同温度下的直流电阻率,势垒高度增大至0.222 e V,非线性系数最大值为4.365。随掺杂浓度的增大,相同频率电场下的介电常数减小,中高频电场下的稳定性获得大幅提升。
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