Ga掺杂ZnO陶瓷的电子导电性与NTC热敏特性

王新超¹，周冰清¹，姚若青²，陈凯玮²，张海文¹，张鸿^1,3

1. 中南大学材料科学与工程学院2. 中南大学化学化工学院3. 中南大学粉末冶金国家重点实验室

摘 要：为开发新型电阻负温度系数（negative temperature coefficient,NTC）热敏陶瓷材料,采用湿化学法制备Ga掺杂ZnO（GZO）陶瓷Zn_1-xGa_xO（x分别为0.005,0.01,0.02,0.03,0.04和0.05）。利用X射线衍射分析材料的相组成,用扫描电镜观察陶瓷的微观结构,通过电阻-温度曲线和交流阻抗谱研究GZO陶瓷的电子导电性和温度敏感特性。结果表明,GZO陶瓷材料具有六方纤锌矿晶体结构;Ga掺杂能明显改善ZnO的电子导电性,GZO陶瓷的电阻率随温度升高呈指数关系降低,呈现优异的NTC特性。Zn_1-xGa_xO陶瓷的NTC材料常数为4 196⁵ 975 K。其电子导电性和NTC性质由呈现半导体性质的晶粒效应和热激活导电的晶界效应共同贡献。

关键词：ZnO;Ga掺杂;电子导电性;负温度系数;导电机理;