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负温度系数(NTC)的热敏电阻显示出电阻随温度升高呈指数下降的特性。NTC热敏电阻广泛应用于电路保护,温度监控和温度补偿等领域。NTC热敏电阻具有可靠性高,制造成本低,响应速度快,易于更换且适用温度范围广等特点,因此被广泛应用于家用电器,消费电子产品,汽车电子和医疗设备。具有尖晶石结构的化合物AB2O4(A,B=Mn,Ni,Cu,Co,Fe,Cr等)是最为热门的NTC材料,并且得到了最广泛的关注。在尖晶石结构化合物中,金属阳离子位于氧四面体位中心和氧八面体中心位置上。通常采用如下方程表示NTC材料的电性能,R=R0exp(Ea/KbT),B=Ea/Kb,其中R0是在正无穷大温度下的电阻,T是绝对温度值,Ea是导电活化能,Kb是玻尔兹曼常数。B值是活化能Ea与玻尔兹曼常数Kb的比值。此外,一些宏观物理量,例如R25,B值常数,活化能和响应时间,代表NTC热敏电阻器件的主要特性,是NTC热敏电阻的生产和研究所注重的参数。本论文的研究以锰基NTC材料为研究对象,以固相反应法制备了 MnCoNi三元,MnCoNiCu四元,MnCoCu三元,MnCoCuRu四元的NTC热敏电阻材料,通过改变组成成分、制备工艺等条件,研究上述NTC材料的物相结构、微观形貌、元素分布、价态分布、电阻率、活化能、温度电阻特性等。此外通过一系列半导体工艺,镀膜、光刻、刻蚀等,制备了薄膜NTC传感器。取得了以下的研究成果:(1)固相反应法制备了不同元素配比MnCoNi三元NTC热敏电阻材料,研究了组成成分对其表面形貌、微观结构、离子分布和电性能的影响。随着Co含量的增加,材料的B值出现了小幅度下降,室温电阻率也有下降。通过对Mn1.4Co0.9Ni0.7O4三元NTC经过280℃高温老化,MCN片式热敏器件没有出现大幅度的电性能变化,验证了 MnCoNi三元NTC材料的稳定性和可靠性。通过研究退火温度对Cu掺杂MnCoNi的影响,发现在1200℃下,当退火温度为1200℃时,样品XRD图像特征峰明晰,其B值为3184 K,25℃的电阻率为260Ω·cm,Cu的掺杂可以降低B值和25℃的电阻率。(2)利用固相反应法制备Mn1.5CoNi0.5O4的NTC材料为基础,制备了 NTC材料的片式块体器件。利用Mn1.5CoNi0.5O4陶瓷靶材,通过半导体工艺制造了具有不同膜厚的薄膜MCN热敏电阻器件,并研究了厚度对所制备薄膜的表面形貌,晶体结构,元素分布,响应时间和电性能的影响。片式MCN热敏电阻的响应时间为5.13 s;薄膜厚度为528 nm,610 nm和677 nm的薄膜MCN热敏电阻分别为0.43 s,0.46 s和0.52 s。MCN热敏电阻响应时间比片式MCN热敏电阻低大约一个数量级。(3)通过固态反应方法制备了掺有RuO2(0.1、0.2、0.3)的Mn1.6Co0.4CuO4粉末,运用第一性原理对RuO2的能带结构和态密度(DOS)的模拟分析,解释了 RuO2对MCCR低电阻率的影响,价带顶(VBM)和导带底(CBM)部分重叠,并且跨越穿插费米能级,RuO2具有金属的导电特性。Ru02的添加导致晶体结构的价态和阳离子位置发生变化,Cu2+离子价态改变为Cu+离子,Mn2+离子和Mn3+离子向Mn4+离子的转化。掺杂RuO2后,电阻率,活化能和B值降低,最小电阻率为0.13Ω·cm,活化能为0.115 eV,B值为1329K。(4)选择x=0.1的RuO2掺杂Mn1.6Co0.4CuO4块体靶材,通过一系列的半导体工艺制造MCCR薄膜热敏电阻,包括磁控溅射镀膜,光刻胶涂胶,光刻机曝光,显影,湿法刻蚀等工艺流程制备了 MCCR薄膜热敏电阻,并研究了不同退火温度对电性能和微观形貌结构的影响。不同退火温度的MCCR薄膜热敏电阻传感器在25℃下的电阻为47.31、27.4、18.9和13.56Ω。同时,这些传感器的热时间常数分别为0.78 s、0.97 s、1.05 s和1.24 s,响应时间优于块体片式传感器。