Ag掺杂对新型SnO2压敏材料的电学性质的影响.pdf

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1、王衿奉等：Ag掺杂对新型SnO2压敏材料的电学性质的影响685＊Ag掺杂对新型SnO压敏材料的电学性质的影响2111111123王矜奉，陈洪存，王文新，苏文斌，臧国忠，亓鹏，王春明，赵春华，高建鲁（1.山东大学物理与微电子学院，晶体材料国家重点实验室，山东济南250100；2.滨州师范专科学校物理系，山东滨州256604；3.济南安太电子研究所，山东济南250010）摘要：烧渗银电极对压敏电阻的性能是有很大影响的。为1.50mOI%COCI2·6H2O+0.1mOI%Nb2O5+xmOI%Ag2O（x=0.了弄清A

2、g对（CO、Nb）掺杂的新型SnO2压敏材料电学性质的影00、0.02、0.50和1.00）配制。原料称量后，放入配有ZrO2球的响，做了组分为SnO2+1.50%COCI2·6H2O+0.10%Nb2O5+尼龙罐中，球、料和蒸馏水的质量比是2.51111.3，球磨121。x%Ag2O（x=0.00、0.02、0.50和1.00）的系统实验。当AgO的制备的粉料加5%（质量分数）的粘结剂，在165MPa下压制成圆含量从0.00增加到1mOI%时，（CO，Nb）掺杂SnO2压敏电阻的片（直径15mm，厚度1.2mm左

3、右）。烧结温度为1300C，保温击穿电压从349V/mm增大到429V/mm，1kHz时的相对介电常60min。数从2240减小到1560。晶界势垒高度测量揭示，SnO2的晶粒利用X光衍射（XRD）确定材料的结构，用扫描电镜（SEM）尺寸的迅速减小是击穿电压急剧增高和介电常数迅速减小的主观察材料的微观结构，材料的I-V电学特性采用半导体I-V图谱要原因。对Ag掺杂量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解仪T2进行测量，介电常数的测量采用AgiIent4294A精密阻抗释。分析仪。为了电学性能的测量，在样品的两表面利

4、用烧渗的方关键词：氧化银；二氧化锡；势垒；电学非线性法制备银电极。材料的I-V电学特性采用半导体I-V图谱仪T2中图分类号：TN379文献标识码：A进行测量。文章编号：1001-9731（2003）06-0685-023实验结果与分析1引言图1是未掺杂的纯（x=0.00）SnO2粉末与掺杂量x=1.0压敏电阻是在某一特定的电压下其电导随电压的增加而急样品的X射线衍射图谱，由衍射线可以看出，二者图谱相同，表剧增大的元件。它能对瞬间电压波动做出灵敏的反应，且能反明材料中除了SnO2主晶相外未发现明显的第二相结构。复使用

5、而不会损坏。压敏电阻器最重要的特点是它的非线性电!流-电压特性，这一非线性关系可用V=I来描述，其中!是非线性系数，!值越高，材料的非线性性能越好。ZnO压敏电阻器由于具有优异的电流-电压（I-V）非线性特［1，2］性，一直是材料研究者们关注的对象。但由于ZnO压敏电阻器的结构不是单相，老化特性一直得不到较大改善。为了寻找稳定性更好的材料，科学工作者在努力提高ZnO压敏材料性能的同时，也一直致力于寻找其它新型材料。SnO2是n型半导体，在不掺杂的情况下由于高温下样品内过高的蒸汽压，导致陶瓷内部结构疏松，致密度较低，

6、因而被广泛应用于气体传感器。图1X射线衍射图谱［3］［4］通过适当的掺杂或热静压烧结，可得到致密度较高的SnO2Fig1X-raydiffractiOnpatterns2+5+陶瓷。PianarO等人通过二价CO和五价Nb对SnO2进行掺图2显示了1300C烧结的样品的电学非线性曲线。［5］杂，第一次获得致密度和压敏性良好的SnO2陶瓷。李长鹏等人对SnO2进行（Ni，Nb）、（CO，Sb）和（Li，Ta）掺杂，获得了［6~8］具有良好压敏性能的SnO2陶瓷。王矜奉等人对SnO2进行［9］（Zn、Nb）掺杂，对压敏

7、材料取得了一些深入的认识和理解。本文研究了Ag2O对（CO、Nb）掺杂SnO2压敏材料性能的影响，对压敏材料取得了一些更深入的认识和理解。2样品制备与测试实验原料采用分析纯的SnO2（99.5%）、Ag2O（99.0%）、图2（Ag，CO，Nb）掺杂的SnO2压敏电阻电流密度-电场关系曲线Nb2O（599.95%）和化学纯的COCI2·6H2O（99%），按照SnO2+Fig2CurrentversusfieIdOfAgdOpedSnO2varistOrceramics＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（5007

8、2013）收稿日期：2002-12-30通讯作者：王矜奉作者简介：王矜奉（1944-），男，山东寿光人，山东大学物理与微电子学院，教授，材料物理与化学学科博士生导师，1991.10~1993.8年研修于美国宾州州立大学材料研究所，现从事功能陶瓷材料的研究。6862003年第6期（34）卷可以看出样品具有较显著的电学非线性特性，而且随着Ag了不同于SDO2的新