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多晶氧化物半导体中晶界对电导的影响 摘要：本文主要讨论NTC多晶氧化物半导体中晶界对电导的影响。研究表明，NTC多晶氧化物半导体的电导是由晶粒中载流子的热激发并穿过晶界势垒形成的，电导同时受着晶粒和晶界的控制， ；材料R-T特性不是严格的指数曲线；材料常数与温度有关，B=B0+αTn 。因此，研究晶界的行为，对制备高性能NTC材料具有重要意义。 关键词：多晶体氧化物半导体；晶界；电导；材料常数 中国分类号：TB381 文献标识码：A 文章编号： The Dependence Of Grain Boundary On Conductivity In NTC Dollycrytalline Oxide Semiconductor Jiang Chaolun Tao Minggde (Departant Of Electronic Engineering R＆D,CO.LTD,Zhaoqing,Guangdong 526020) Abstract：In this paper, the dependence of grain boundary on conductivity in NTC polycrystalline oxide semiconductor was discussed. Research indicates that the conductivity in NTC polycrystalline oxide semiconductor results from activated carrier in grain and passing though boundary. ;Resistance-Temperature characteristic is not a strictly exponential curve and material constant B is the function of temperature, B=B0+αTn. Thus the study of grain boundary behaviours in polycrystalline oxide semiconductor is importance for preparation of good NTC material. Key words: polycrystalline oxide semiconductor,；grain boundary； 有热激活性质。这些现象说明多晶氧化物半导体中载流子的行为与晶界的存在密切相关。本文将通过实验结果的分析，讨论NTC多晶氧化物半导体中晶界对电导的影响。 一、多晶氧化物半导体的压降 多晶氧化物半导体是由晶粒、晶界和气孔 组成的体系。材料中晶界密度与晶粒的密 度有相同的数量级，晶界具有不同的类型， 并呈现出不同的电学特性[4]。图1是 CO2.0，Mn1.7，Ni1.3，1250℃绕结样品 的压降曲线。测量方法如图1所示的， 在抛光样品的表面安放一滑动的微型 探针S，随探针的连续滑动，测量电极 A和探针S之间的压降ΔV，绘出ΔV与 电极A和探针S之间的距离X的曲线 （如图1中的曲线I），曲线II是同样方法测得的掺金硅单晶热敏材料的压降曲线。由曲线I测得电压的平均跳跃幅度为0.05V，跳跃跨度的距离为3-5nm。两次跳跃之间的平均距离为3-5μm。 通过扫描电镜测得样品的晶粒尺寸为3-5μm（如图2）。这一测量在不同配方的样品上得到相同的结果。曲线I和曲线II比较，可以看出，不含有晶界的硅晶的压降并不发生跳跃。因此，我们有理由认为多晶氧化物半导体的压降跳跃发生在晶界处，电压跳跃的幅度与势垒的高度有关。根据图1得到样品的压降： 式中ΔVGi为第i个晶粒的压降，ΔVBj为第j个晶界的压降。若样品中晶粒的数目与晶界的数目相等（实际上是不相等），即N=M，则有: (1) 可见多晶氧化物半导体的压降等于晶粒压降与晶界压降之和。实践表明，晶粒越小，即晶粒数目越大，晶界的密度越高，压降越大，材料的电阻率越高。 二、多晶氧化物半导体的材料常数（B值）与温度的关系 图3示出了CoMnNiO多晶氧化物半导 体和掺金硅单晶材料常数与温度的关系。可 以看出，氧化物半导体的B值随温度的升高 而增大，它们之间的关系可表示为： B=Bo+αTn （2） n为一小的正数，随材料配方不同而异， α是B值的温度系数与材料结构有关。与之 相比，掺金硅单晶的B值随温度升高而下降，