新疆理化所磁控濺射法制備負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻薄膜材料研究獲進(jìn)展

　　負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻是常見的溫度測控元件，具備測溫精度高、靈敏度高、可靠性好、成本低、工作壽命長等特點(diǎn)，在航空、海洋和民用等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著電子工業(yè)和信息技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)正朝向微小型化和單片集成的方向發(fā)展。相比于塊體陶瓷型熱敏電阻，薄膜型NTC熱敏電阻更易實(shí)現(xiàn)溫度傳感器微型化、集成化的目標(biāo)，在半導(dǎo)體、集成電路、微納器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所材料物理與化學(xué)研究室常愛民研究團(tuán)隊致力于薄膜型NTC熱敏電阻材料及元器件的研發(fā)。先后采用激光分子束外延技術(shù)、激光脈沖沉積技術(shù)、化學(xué)溶液沉積技術(shù)制備出了具有良好擇優(yōu)取向的NTC熱敏電阻薄膜。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)薄膜材料的器件化，該團(tuán)隊科研人員在比較了各種薄膜制備技術(shù)的優(yōu)劣后，選擇磁控濺射法制備具有穩(wěn)定負(fù)溫度系數(shù)熱敏特性的薄膜材料。

　　研究發(fā)現(xiàn)，采用磁控濺射方法制備的錳鈷鎳基NTC熱敏電阻薄膜的電子躍遷頻率、電阻溫度系數(shù)以及特征溫度均與薄膜厚度有關(guān)?；魻栃?yīng)測試結(jié)果顯示，當(dāng)厚度小于693nm時，材料的1/v0和αT=303K隨著厚度增加而增大，當(dāng)厚度大于693nm時，材料的1/v0和αT=303K隨著厚度增加而減小。實(shí)驗結(jié)果表明，當(dāng)薄膜厚度處于265-693nm時，薄膜中Mn3+/Mn4+比例顯著減少，而當(dāng)膜厚繼續(xù)增加到693-887nm時，Mn3+/Mn4+比例也隨之增加。Mn3+/Mn4+的比例直接影響了材料的特征溫度，這說明厚度將影響到熱敏薄膜材料對溫度變化的敏感程度。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》（Applied Surface Science）上。

　　該項工作的開展為新疆理化所重點(diǎn)研發(fā)項目“基于鍵合集成技術(shù)的海洋測溫?zé)崦魝鞲衅餍酒芯?rdquo;打下了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究工作得到中國科協(xié)青年人才托舉工程、中科院西部青年學(xué)者B類項目等的資助。

　　論文鏈接 

不同厚度條件下NTC熱敏薄膜材料電學(xué)性能