ZnO esaslı varistörlerde yönlenme gelişimi, evrik sınırların yönlenme gelişimine etkisi ve yönlenme ile elektriksel özelliklerin ilişkisi
Texture development in ZnO-based varistors, effects of inversion boundaries on texture development and relationships between texture and electrical characteristics
Yazar: İSMAİL ÖZGÜR ÖZER
Danışman: DOÇ. DR. ENDER SUVACI
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Seramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Varistörler = Varistors ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
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.

Abstract:
Effects of morphological and crystallographic texture on the electrical properties of a ZnO-based varistor system were investigated regarding the texture axes. Highly textured ZnO-based varistors were fabricated via Templated Grain Growth (TGG) technique. Rod-like ZnO templates were produced by hydrothermal synthesis method. Behavior of the templates during heating was investigated by quenching the samples with following compositions to room temperature; pure ZnO, ZnO/Bi2O3, ZnO/Bi2O3/TiO2, ZnO/Bi2O3/SnO2 and a low voltage varistor system. Stereological analysis, electron back scattered diffractometer (EBSD) and x-ray diffractometer (XRD) were conducted to measure the texture distribution. The degree of orientation, r calculated from the (0001) EBSD pole figure was 0.34 and texture fraction, f (Lotgering factor) calculated from the XRD data was 0.98 for templated varistor system. A significant degree of texture was also observed in the template free varistor system probably as a result of initial particle alignment during tape casting. The r and f parameters calculated for this system were 0.47 and 0.52, respectively. The threshold voltages were found to be anisotropic for both systems in consistent with observed morphological texture. However, the nonlinear coefficients ? , did not exhibit a significant difference as a function of direction even in the highly textured samples. On the other hand, Schottky barrier heights calculated from the capacitance-voltage (C-V) measurements were also found to be anisotropic.