تغيير رفتار اهمي به غيراهمي در وريستورهاي اكسيد قلع تهيه شده به روش سينترينگ پلاسماي جرقه اي با استفاده از آنيل حرارتي در اتمسفر اكسيژن

Ohmic to non-Ohmic transition in tin oxide varistors prepared by spark plasma sintering method using thermal annealing in oxygen atomsphere

هدف از اين تحقيق، ساخت بدنه وريستور اكسيد قلع با استفاده از فرايند سينترينگ پلاسماي جرقه اي و ارزيابي ريزساختار و خواص الكتريكي آن است. مطالعات ريزساختاري و فازي با استفاده از پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و عبوري (TEM) انجام شد. بدنه متراكم با دانسيته نسبي در حدود %5/98 با ريزساختاري تك فاز با استفاده از فرايند سينترينگ پلاسماي جرقه اي در دماي 650 درجه سانتي گراد به مدت 15 دقيقه بدست آمد. اندازه متوسط دانه در اين بدنه برابر 380 نانومتر بود. پس از بررسي خواص الكتركي، مشاهد شد كه نمونه هاي بدست آمده از خود رفتار اهمي نشان دادند. براي بازيابي خواص غيراهمي، نمونه در دماي مختلف 950 تا 1050 درجه سانتي گراد در اتمسفر اكسيژن آنيل شدند. در نمونه آنيل شده در دماي 1050 درجه سانتي گراد، ضريب غيرخطي 12 و ولتاژ شكست 450 ولت بر ميلي متر قابل دستيابي است كه حاكي از تشكيل سدهاي شاتكي دوگانه با ارتفاع مناسب است.

The aim of this research is to make tin oxide varistor body using spark plasma sintering process and evaluate its microstructure and electrical properties. Phase and microstructural studies were carried out using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). A dense body with a relative density of about 98.5% with a single-phase microstructure was obtained using the spark plasma sintering process at a temperature of 650 °C for 15 min. The average grain size in this body was 380 nm. After examining the electrical properties, it was observed that the obtained samples showed Ohmic behavior. To recover the non-Ohmic properties, the samples were annealed at different temperatures from 950 to 1050 °C in an oxygen atmosphere. In the annealed sample at a temperature of 1050°C, a nonlinear coefficient of 12 and a breakdown voltage of 450 V/mm can be achieved, which indicates the formation of double Schottky barriers with a suitable height.