Mn1.56Co0.96Ni0.48O4±δ热敏薄膜电学性能的厚度效应研究

摘要

尖晶石结构Mn1.56Co0.96Ni0.48O4±δ(MCN)材料由于具有优良的负温度系数热敏电阻特性、稳定的电学性能,以及在Mn-Co-Ni三元系氧化物材料中最低的电阻率,是制备热敏电阻器和红外热敏探测器的基础材料之一.本文采用射频磁控溅射法制备出厚度分别为265nm、405nm、693nm、839nm、887nm的五种MCN薄膜.通过对薄膜进行结构、形貌和电学性能的表症,探究薄膜厚度对MCN尖晶石薄膜特征温度(T0)的影响规律.测试结果表明:当厚度在265nm-887nm范围内时,T0依次为3675、3352、3087、3366和3816K.薄膜厚度从265nm增加到693nm的过程中,材料的特征温度逐渐减少;薄膜厚度从693nm增加到887nm的过程中,材料的特征温度反而增加,这一现实源于材料中八面体间隙位置Mn3+/Mn4+离子比例随厚度的变化.进一步利用洛伦兹公式拟合厚度与T0之间的函数关系可知1/T0与薄膜厚度之间是线性相关的,特征温度T0的理论最小值为3096K,对应于厚度是592nm.这一发现可为设计具有理想电学参数的热敏薄膜材料的研究提供借鉴.