NiO掺杂对ZnO压敏电阻性能影响的机理探讨

ZnO压敏电阻器是一种多晶半导体材料^[1-3]，由于其优异的非线性I-V特性、快速的时间响应和高的浪涌吸收能力而被广泛应用于通信系统、汽车工业、轨道交通系统、输配电等领域 ^[4-6]。氧化锌压敏电阻器的工作机理是，当电路中出现雷击浪涌、转换浪涌和瞬态过电压浪涌时，压敏电阻器的内阻急剧下降，迅速导通，从而有效保护电路中其他元件不受过电压浪涌的影响 ^[7-9]。

作为一种常用的重要添加剂，NiO被广泛应用于氧化锌压敏电阻器的制造。根据报道，含 Ni 较多的电阻片在承受 8/20µs雷电、 2ms 方波及 4/10µs 大电流冲击后正反两端面的 V_1mA 变化率较小，其极性差别也小；而且漏流变化也小，这说明 NiO 具有调节势垒偏压消除极性的作用 ^[10]。

然而，在机理研究方面，NiO对ZnO电压梯度和非线性影响机理的报道较多 ^{[11, 12]}，而研究NiO掺杂为何影响ZnO压敏电阻电流冲击后变化机理的文献鲜见报告。在本研究中，通过适量的NiO掺杂有效地改善了ZnO压敏电阻器的浪涌冲击后性能的稳定性，并从晶粒取向、组织均匀性和晶界势垒的变化着手，探讨了NiO掺杂对ZnO压敏电阻电流冲击后变化的影响机理。