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西北工业大学成功研发系列过渡金属氧化物半导体纳米粉体
2017年05月15日 发布 分类:行业要闻 点击量:1654
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西北工业大学科研人员成功研发出了满足负温度系数半导体(NTC)电阻电子浆料应用的锰钴镍(MCN)氧化物粉料,并且使其系列化应用于民用领域。采用次纳米粉料所配浆料烧制的薄膜性能测试优异,并且由国内公司成功应用于制造NTC电阻中。

 

MCN薄膜断口扫描电镜SEM照片

 

关于NTC热敏电阻材料的科普,可以找到众多文献了解。简单说,一般导电材料的电阻和材料温度正相关,而NTC则刚好相反,是一类电阻值随温度增大而减小具有负温度系数的热敏电阻现象和材料,而该类材料之一的成份就是过渡金属氧化物(MCN)。

 

实际我们日常生活中,手机和电脑上的集成电路保护电阻、自动温控设备和汽车上温控电子元器件大多都是这一材料制制成的。以2013年数据为例,MCN系列化材料用于民用负温度系数小型化NTC电阻的需求量就在125亿片以上,且逐年增长。而过去此类粉体材料国内一直采用固相法研磨混合反应高温烧结合成,无法到到纳米级别粒度,所以无法制造出微小型高精度NTC电阻,与国外有明显差距,导致这类粉料和电子浆料被国外控制和垄断。NTC电子浆料目前主要以代工性质由国内、韩国及东南亚的合资企业代工,所以高精度小型化NTC电阻和温控产品,基本由日本村田制作所和TDK公司垄断。该系列材料属于中国高度依赖进口的氧化物半导体材料之一。

 

MCN系列纳米粉体自主研发成功,不但解决国内航天航空的元件需求,同时这一系列热敏薄膜用纳米粉体材料及浆料的自主研发成功,也为我国民用NTC小型化电阻市场打破日本公司垄断,为众多国产元器件厂商打开了出路,这个市场不仅包括了前文提到的小型化NTC电阻,还包括了如高铁轮轴自动测温、通信设备电流浪涌控制、汽车温度传感器、红外探测、电子电路保护、医用设备温度监测、涉及红外光电测量与自动控制系统等众多领域。

 

MCN薄膜NTC电阻测试样片

 

目前由国内公司制备MCN薄膜所制NTC电阻器件的测试结果来看,材料热敏特性参数误差波动范围,更是只有国外同类产品的一半,显示其一致性和稳定性优异,这一系列民用半导体材料及器件研发成功,使得国内氧化物半导体材料制造达到世界一流水平。这项打破国外企业的长期垄断的科研成果,不仅有望大幅降低下游产业的生产成本,还拥有巨大的国内外市场前景。

 

粉体圈 作者:郜白


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