新疆理化所負溫度係數熱敏電阻材料研究取得進展

2020-11-25 中國科學院

　　負溫度係數（NTC）熱敏電阻的主要特點是溫度靈敏度高、響應快、性能穩定，還具有體積小、結構簡單的優點，因此被廣泛用於測溫、控溫、溫度補償、抑制浪湧電流等設備中。

 

　　YCrO3鈣鈦礦材料由於其磁電性質，已被廣泛用於高溫電極、熱電、磁電材料等領域。其中，正交晶系鈣鈦礦結構的YCr1-xMnxO3 (0≤x≤0.5)材料具有優異的電性能，被認為是潛在的NTC熱敏電阻材料。然而，關於該體系材料的導電機理、離子相互作用機制等問題還沒有完全解決，相關報導較少。

 

　　中國科學院新疆理化技術研究所研究員常愛民帶領其團隊通過研究YCr1-xMnxO3 (0≤x≤0.5) 電性能，發現了材料電阻率隨著Mn摻雜量的增大先增大後減小的電導率異常現象；通過運用缺陷化學理論結合X射線光電子能譜分析，揭示了該材料電導率異常機制。YCrO3材料為p型半導體，電阻率主要由Cr4+離子濃度決定，Mn離子作為n型摻雜劑，補償了金屬空位，導致Cr4+離子濃度降低，電阻率增大；隨著Mn含量從0.2增大到0.5， Mn4+離子增多，促進了電子在Mn3+和Mn4+之間的跳躍，導致載流子濃度增大，電阻率降低。該電導機制的提出為進一步通過氣氛控制、離子摻雜來設計合成新型NTC熱敏電阻材料提供了理論基礎。

 

　　該研究成果已在線發表於Applied Physics Letters。研究工作得到國家自然科學基金、國家「863」課題等項目資助。 

　　論文連結 

 

(a) YCrO3陶瓷材料Cr2p的XPS譜圖; (b) YCr1-xMnxO3 NTC熱敏電阻的lnρ-1000/T圖

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