Nb_2O_5掺杂的氧化锌陶瓷导电特性研究 .pdfVIP

第26卷第1期低温物理学报Vol.26,No.1

2004年2月CHINESEJOURNALOFLOWTEMPERATUREPHYSICSFeb.,2004

NbO掺杂的氧化锌陶瓷导电特性研究

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籍远明1张金仓2

12

中国矿业大学(北京校区),北京100083;上海大学,上海200436

研究了NbO掺杂的ZnO陶瓷在低温下导电特性,结果表明,低温状态下,随着NbO

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掺杂量的增加,ZnO电阻率降低,不同温度下烧结的ZnO样品,烧结温度越高,电阻率愈小,

同一烧结温度下,不同烧结时间的ZnO样品,随着烧结时间的增加,电阻率愈小.

关键词:ZnO陶瓷,导电特性,掺杂,低温

PACC:7480T,7490

1引言

ZnO导电陶瓷是以氧化锌为主要原料,添加一定量的杂质,采用常规的电子陶瓷工艺研

制而成.它作为一种多功能半导体材料,具有许多重要应用,利用ZnO为基的半导体陶瓷对

气体的敏感性,可以制作气敏电阻元件[1],对湿度的敏感性可以制作湿敏电阻元件[2],对温

度的敏感性可以制成用作温度传感器的缓变型正温度系数热敏电阻[3],ZnO陶瓷薄膜可以

制作声表面波器件,也可以制成透明导电膜,采用ZnO半导体还可以制作大功率固定电阻,

同时,ZnO基陶瓷微粉也用来制作浅色导电粉,应用于各类防静电制品中[4~6].所有这些研

究都离不开ZnO陶瓷的导电性能,主要为ZnO陶瓷的电阻率和电阻温度特性,无论是用作

气体、湿度、温度的敏感电阻元件,还是导电膜、导电微粉、固定电阻等,ZnO陶瓷导电特性是

它们应用研究的基础.关于ZnO陶瓷导电特性研究多限于室温下,本文报道了运用固态反

应法制备ZnO基添加NbO的导电陶瓷,研究了低温状态下(77~300K)掺杂含量、烧结温

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度、烧结时间等因素对ZnO陶瓷导电性能的影响,为该体系材料的研究提供实验依据和基

础研究资料.

2实验

本实验中采用分析纯ZnO、NbO、YO为原料,按照一定比例精确配比,经充分混合研

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磨,置于高温炉内,升温至800,预烧2小时,然后将材料二次研磨,在2Mpa下压制成

13mm3mm的圆片,在1000~1200空气中烧结1~4小时,升温速率保持为100/h,随炉

国家自然科学基金(项目编号资助课题.

收稿日期:20030708

1期籍远明等:NbO掺杂的氧化锌陶瓷导电特性研究73

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,用伏安法测量ZnO的电阻,电压测量采用HP3457A数字电压表,测试精度为

-7-6

10V,电流测量采用C43型微安表,测试精度为10A.本实验中采用四引线法测量ZnO导

电陶瓷低温状态下的电阻,其中测量管采用中科院物理所生产的氧化物超导体T测量管,

c

采用液氮作为ZnO导电陶瓷低温冷源冷却实验样品,在液氮温区使用时,将测量管直接插

入液氮中,约25分钟达到77K,从恒温块上的长方形四引线架上焊出四根单股导线,将其压

在实验样品上,再用导电铟胶粘住即可,样品测试电流为0.1mA,电压测量采用