Ge掺杂对TiO2-Nb2O5-CaCO3压敏陶瓷结构及性能的影响

摘要： TiO2 压敏电阻是一种典型的非线性电流-电压电子器件, 本文研究了Ge掺杂对TiO2-Nb2O5-CaCO3压敏陶瓷的非线性系数α和压敏电压EB的影响。采用传统的球磨-成型-烧结方法成功制备Ge掺杂TiO2-Nb2O5-CaCO3压敏陶瓷, 用压敏直流参数仪测试样品的非线性系数α、压敏电压EB和漏电流JL等电学性质, 并根据相关公式计算样品平均势垒高度。XRD、XPS、SEM和STEM分析表明, Ge掺杂显著改变TiO2-Nb2O5 -CaCO3压敏陶瓷微结构, 提高非线性系数α和减小压敏电压EB。当施主Nb2O5和受主CaCO3掺杂浓度分别为0.5mol%时, 掺杂1.0mol% Ge的压敏陶瓷获得了最高的非线性系数和较低的压敏电压(α=10.6, EB=8.7 V/mm), 明显优于不掺杂Ge的TiO2-Nb2O5-CaCO3压敏陶瓷。此外, Ge熔点较低, 作为烧结助剂可以降低陶瓷的烧结温度, TiO2-Nb2O5-CaCO3-Ge压敏陶瓷最佳烧结温度是1300℃。