鎳錳系尖晶石型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、本論文包括兩方面的工作，第一部分是以拋光處理過的Al2O3為基底水熱法沉積NiMn1.8Al0.2O4薄膜，研究其電學(xué)性能。第二部分是在Al2O3基底上水熱法沉積NiMn1.8-xAl0.2ZnxO4（0≤x≤0.2）薄膜。
　　第一部分利用水熱法制備NiMn1.8Al0.2O4薄膜，通過調(diào)控不同反應(yīng)時(shí)間，探究不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)熱敏薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，以及電學(xué)性能的影響規(guī)律。反應(yīng)溫度在230℃，反應(yīng)時(shí)間在2h以上，就能得到熱敏薄膜;隨著反

2、應(yīng)時(shí)間的增加，薄膜晶化成度得到提高，膜的晶粒尺寸也隨之增大;電學(xué)性能結(jié)果表明，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，薄膜的熱敏常數(shù)，材料激活能隨之升高，電阻值隨之減小。結(jié)合SEM分析，反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)，沉積的薄膜不致密，因此單個(gè)晶體顆粒之間的晶界電阻較大，因此電阻值在反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)，有較高電阻值;同時(shí)，在沉積時(shí)間較短時(shí)，晶化程度較低，對(duì)溫度敏感程度也較低。四個(gè)反應(yīng)時(shí)間下沉積薄膜的熱敏常數(shù)B25/50在4100～4600 K之間，材料激活能在Ea在0.35～

3、0.4 eV之間，電阻值在5.1～13.3 MΩ(1 cm×1 cm)之間。
　　第二部分利用水熱法制備NiMn1.8-xAl0.2ZnxO4（0≤ x≤0.2）薄膜，通過調(diào)整Zn的不同摻雜量，系統(tǒng)探究了Zn摻雜對(duì)薄膜的微觀形貌，電學(xué)性能，以及老化性能的影響。Zn摻雜薄膜，形貌主要分為兩種:一種為與基底緊密結(jié)合的片狀結(jié)構(gòu)，以及在片狀結(jié)構(gòu)上長出的不規(guī)則顆粒結(jié)構(gòu)。隨著Zn含量的增加，片狀結(jié)構(gòu)與顆粒狀結(jié)構(gòu)都逐漸長大。通過EDS對(duì)薄膜表面

4、的元素分析，我們對(duì)水熱沉積過程作出以下簡(jiǎn)單總結(jié):當(dāng)Al3+優(yōu)先在基板上沉積時(shí)，引起Zn2+及其他陽離子共同沉積成片狀結(jié)構(gòu)，而當(dāng)進(jìn)一步反應(yīng)，Al3+幾乎耗盡，因此顆粒中含Al3+很少。同時(shí)，從Mn元素分布可看出，Mn與Al3+剛好分布相反，在顆粒上Mn比片狀上要多。結(jié)合XPS分析，室溫電阻隨Zn含量的增加出現(xiàn)增大趨勢(shì)，特別是當(dāng)Zn含量為0.1以上時(shí)，室溫電阻比未添加Zn的高近10倍。隨Zn含量的增加，材料常數(shù)先增大，當(dāng)Zn添加量為0.15