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活性氧化鋅薄膜中的壓敏性特征
氧化鋅壓敏材料受外加電壓作用時,存在一個閥值電壓,即壓敏電壓(V)。當(dāng)外加電壓高于該值時即進入擊穿電壓區(qū),此時電壓的微小變化即會引起電流的迅速增大,變化幅度由非線性系數(shù)(a)來表征。這一特征使氧化鋅壓敏材料在各種電路的過流保護方面已得到了很廣的應(yīng)用。
由于集成電路的快速發(fā)展,對壓敏電阻也越來越要求低壓化和小功率化。用于集成電路過壓保護的壓敏電阻的壓敏電壓一般(1OV。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,具有高a值,壓敏電壓<5V的壓敏電阻變得越來越重要。氧化鋅壓敏電阻的壓敏性質(zhì)來自其晶界效應(yīng),主要與界面數(shù)有關(guān)。界面數(shù)越多,壓敏電壓越大;反之越小。增大氧化鋅晶體的粒徑或減少氧化鋅材料的厚度都是減少電流流向上氧化鋅晶體界面數(shù),降低其壓敏電壓的有效途徑。因此,氧化鋅薄膜具有顯著的低壓壓敏性質(zhì)。
利用sol—gel噴霧熱分解法制備了Biz0,MnO等摻雜的氧化鋅薄膜,膜厚為25~8。41m,壓敏電壓為158~25。31V,非線性系數(shù)a值為7。99~238。氧化鋅薄膜是一種氣體敏感材料,氧化鋅薄膜對酒精,丙酮等氣體表現(xiàn)出良好敏感性。其經(jīng)某些元素摻雜之后對有害氣體,可燃氣體,有機蒸汽等具有良好的敏感性。用其制備的傳感器可用于健康檢測,監(jiān)測人的血液酒精濃度以及監(jiān)測大氣中的酒精濃度等。將納米級活性氧化鋅粉體用于瞬態(tài)薄膜傳感器的研究表面,納米級活性氧化鋅便于噴涂與質(zhì)量控制,易于極化與轉(zhuǎn)向,表現(xiàn)出較理想的壓電特性,適用于瞬態(tài)信號的測量。
利用納米級活性氧化鋅的壓電性,可制壓電音叉,振子表面濾波器等壓電轉(zhuǎn)換器材料。納米級活性氧化鋅材料的光電特性,敏感性能在國外已被廣泛研究,國內(nèi)也開展了相應(yīng)的研究,并具備一定產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ),如能進一步降低成本,提高性能穩(wěn)定性,加以時日,將可以得到廣泛應(yīng)用,開拓出新的納米元器件。
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