镍锰钒氧化物薄膜阻温传感器的构建及性能

摘要

采用直流反应溅射法在不同溅射功率下制备了NiMn_2-xV_xO₄薄膜，并成功构建了薄膜阻温传感器。采用SEM、AFM和XRD对薄膜的表面形貌和微观结构进行表征，利用XPS研究薄膜内阳离子和氧空位分布情况。结果表明，薄膜的生长速度会随溅射功率的增大而变快，不同溅射功率的薄膜均表现出较好的致密性，薄膜粗糙度呈现先减小后增大的趋势，薄膜由NiMn₂O₄尖晶石和钒的金属间化合物组成，随溅射功率增大晶格常数不断增加，阳离子分布及氧空位变化明显。与溅射功率90、100、102 W比较，在110 W条件下溅射形成的薄膜Mn²⁺占比最少（55.25%）,Mn³⁺（7.18%）和Mn⁴⁺（37.57%）占比最多，钒离子由V³⁺和V⁴⁺组成。在293～363 K测试不同功率所构建的薄膜阻温传感器的阻温特性。结果表明，随着溅射功率的增加，薄膜传感器室温电阻由212.0 kΩ降低到0.7 kΩ。溅射功率为110 W时薄膜传感器具有最大热敏常数，为6 505 K。

关键词

镍锰钒氧化物薄膜 / 负温度系数热敏电阻 / 直流磁控溅射 / 阻温传感器