ZnO esaslı varistörlerde yönlenme gelişimi, evrik sınırların yönlenme gelişimine etkisi ve yönlenme ile elektriksel özelliklerin ilişkisi

Morfolojik ve kristallografik yönlenmenin ZnO-esaslı varistörlerin elektriksel özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Yönlenmiş çekirdekle kontrollü tane büyümesi tekniği (Templated Grain Growth-TGG) ile yüksek derecede yönlenmeye sahip ZnO-esaslı varistörler üretilmiştir. İğnemsi, anizometrik ZnO çekirdekleri hidrotermal yöntem ile sentezlenmiştir. Çekirdeklerin büyüme davranışı farklı matris kompozisyonlarına bağlı olarak incelenmiştir; çekirdek içeren ve içermeyen ZnO, ZnO/Bi2O3, ZnO/Bi2O3/TiO2, ZnO/Bi2O3/SnO2 ve bir düşük voltaj varistör kompozisyonu. Yönlenme gelişimi ve dağılımının incelenmesi için stereolojik analizler, geri yansıyan elektron difraktometresi (EBSD) ve x-ışınları difraktometresi (XRD) tekniklerinden yararlanılmıştır. Çekirdek içeren varistör sisteminde, (0001) EBSD pole figürü verilerinden hesaplanan yönlenme dağılımı r ve XRD verilerinden hesaplanan yönlenme fraksiyonu f değerleri sırası ile 0.34 ve 0.98 olarak bulunmuştur. Çekirdek içermeyen varistör sisteminde de, şerit döküm sırasında matris tozunun yönlenmesine bağlı olabilecek belirgin derecede yönlenme gözlenmiştir. Bu sistem için hesaplanan r ve f değerleri sırası ile 0.47 ve 0.52'dir. Her iki sistem için de eşik voltajları mikroyapılarla uyumlu şekilde anizotropik olarak ölçülmüştür. Ancak, yüksek derecede yönlemeye sahip varistör sistemlerinde dahi doğrusal olmayan katsayının ( ? ) izotropik olduğu gözlenmiştir. Diğer taraftan, kapasitans-voltaj (C-V) analizlerinin sonuçlarından, Schottky bariyer yüksekliklerinin anizotropik oldukları hesaplanmıştır.