鎳錳系尖晶石型負溫度系數(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)控不同反應時間，探究不同反應時間對熱敏薄膜的微觀結(jié)構，以及電學性能的影響規(guī)律。反應溫度在230℃，反應時間在2h以上，就能得到熱敏薄膜;隨著反

2、應時間的增加，薄膜晶化成度得到提高，膜的晶粒尺寸也隨之增大;電學性能結(jié)果表明，隨著反應時間增加，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，反應時間為2h時，沉積的薄膜不致密，因此單個晶體顆粒之間的晶界電阻較大，因此電阻值在反應時間較短時，有較高電阻值;同時，在沉積時間較短時，晶化程度較低，對溫度敏感程度也較低。四個反應時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摻雜對薄膜的微觀形貌，電學性能，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，以及在片狀結(jié)構上長出的不規(guī)則顆粒結(jié)構。隨著Zn含量的增加，片狀結(jié)構與顆粒狀結(jié)構都逐漸長大。通過EDS對薄膜表面

4、的元素分析，我們對水熱沉積過程作出以下簡單總結(jié):當Al3+優(yōu)先在基板上沉積時，引起Zn2+及其他陽離子共同沉積成片狀結(jié)構，而當進一步反應，Al3+幾乎耗盡，因此顆粒中含Al3+很少。同時，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，特別是當Zn含量為0.1以上時，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Zn添加量為0.15