發(fā)布時間：2021-03-04 19:49

　　壓敏電阻器被廣泛地應(yīng)用于各類電子設(shè)備和電力系統(tǒng)中,抑制瞬時高壓、輸電線路浪涌電流。然而,日益發(fā)展的科學(xué)技術(shù)促使小尺寸、低壓化的新型薄膜壓敏電阻器的研究迫在眉睫。目前已報道的SnO₂基薄膜壓敏電阻制備工藝復(fù)雜、樣品非線性系數(shù)低且壓敏電壓較高。因此,本論文采用射頻磁控濺射技術(shù)沉積得到缺氧型氧化錫薄膜,之后將其分別浸沒于Sb₂O₃、Ta₂O₅、Nb₂O₅粉末中進(jìn)行熱滲處理。該方法在降低氧化錫晶粒電阻的同時提高晶界電阻,從而在氧化錫晶界處構(gòu)建有效的雙肖特基勢壘,獲得系列高性能SnO_2-x-Sb₂O₃、SnO_2-x-Ta₂O₅、SnO_2-x-Nb₂O₅薄膜壓敏電阻。（1）采用射頻磁控濺射的方法沉積得到缺氧型氧化錫薄膜,并且系統(tǒng)地研究了O_2<... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

SnO2晶體結(jié)構(gòu)示意圖（王春明，2007）

9晶格內(nèi)部產(chǎn)生一定程度的缺陷，從而獲得性能優(yōu)異的SnO2基壓敏材料。Aguilar-Martínez等人制備出了Co3O4、Sb2O5和Cr2O3摻雜的SnO2壓敏電阻（Aguilar-MartínezJA，2009）；Brandkovic等人在SnO2陶瓷體系中同時摻雜Cr2O3和Nb2O5，并詳細(xì)討論了Cr2O3和Nb2O5的添加量對SnO2基陶瓷壓敏電阻壓敏性能的影響（BrankoviG，2005）。（3）TiO2基壓敏電阻。1982年，貝爾實驗室首先了報道了TiO2低壓壓敏電阻，隨后有許多科研工作者投入TiO2基壓敏電阻的探索中。其中，Yan等人利用粉末加工制備并在1400℃強(qiáng)化燒結(jié)處理，獲得高非線性系數(shù)的低壓TiO2基壓敏電阻（YanMF，1982）。TiO2壓敏電阻的低壓敏電壓特性、高非線性系數(shù)、高介電常數(shù)等突出優(yōu)勢使得其具有廣闊的研究前景。1.4.1壓敏電阻的電學(xué)特性壓敏電阻最顯著的特性即為非線性電流-電壓行為。在一定的電流密度范圍內(nèi)，通過壓敏電阻的電流值隨外加電壓的變化呈非線性變化。了解壓敏電阻電壓-電流曲線圖，可以初步判斷壓敏材料不同階段的導(dǎo)電特性，有助于更深入地分析其導(dǎo)電機(jī)制。典型壓敏電阻的非線性I-V特性曲線如圖1-2所示（TapanKG，1990）。該曲線中可被劃分為三個區(qū)域：（1）低電流線性區(qū)：也稱為預(yù)擊穿區(qū)，該區(qū)域內(nèi)線性階段的I-V特性符合歐圖1-2壓敏電阻的典型非線性I-V特性曲線（GuptaTK，1990）。Fig.1-2TypicalnonlinearI-Vcharacteristiccurvesofvaristors.

12中電流區(qū)之間的過渡區(qū)域的導(dǎo)電機(jī)理，此模型無法合理地進(jìn)行解釋。因此，Mahan提出空穴并生的隧道肖特基勢壘模型（MahanGD，1979），即將電子穿越晶界的過程分為兩步，即電子首先從晶粒到晶界層界面，然后穿過晶界層到達(dá)相鄰的晶粒。當(dāng)外加電場較低時，電流主要由電子熱激發(fā)產(chǎn)生，少數(shù)載流子會遷移到晶粒的晶界處并與電子中和，從而束縛電荷在晶界與晶粒之間形成定向流動，使得壓敏電阻中產(chǎn)生小電流。當(dāng)外加電場逐漸接近擊穿場強(qiáng)，電子穿過晶界層進(jìn)入右側(cè)晶粒時，僅有少量電子能通過較窄的右側(cè)勢壘而產(chǎn)生隧道效應(yīng)，而隨外加電場持續(xù)增強(qiáng)，通過隧道效應(yīng)進(jìn)入右側(cè)晶粒的電子數(shù)目逐漸越多，故電流-電壓曲線能夠平滑地由低電流區(qū)過渡到中電流區(qū)。圖1-3偏置電壓低于壓敏電阻時晶界勢壘的畸變（臧國忠，2006）。Fig.1-3Distortionofgrainboundarybarrierwhenbiasvoltageislowerthanthevaristorvoltage.（2）中電流區(qū)。此區(qū)域的導(dǎo)電機(jī)理主要包括勢壘消失機(jī)理和隧道電流機(jī)理。學(xué)者們對隧道電流機(jī)理進(jìn)行了逐步完善：1975年，Levinson等人在雙肖特基勢壘的基礎(chǔ)上提出了晶界層隧道電流模型（LevinsonLM，1975），該模型假設(shè)晶界層是一個高阻層，其厚度約為0.1μm；1976年，Morris等人提出雙肖特基勢壘隧道電流模型（MorrisWG，1976），很好地解釋了壓敏電阻在中電流區(qū)的非線性行為產(chǎn)生原因；之后，Mahan提出了空穴生成隧道電流模型（MahanGD，1979），該模型能夠解釋壓敏電阻非線性系數(shù)達(dá)到50-100的導(dǎo)電機(jī)理。（3）高電流區(qū)。壓敏電阻的耗盡層已經(jīng)全部消失，材料的電學(xué)特性主要由晶

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3063808