負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻的主要特點(diǎn)是溫度靈敏度高、響應(yīng)快、性能穩(wěn)定，還具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于測(cè)溫、控溫、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等設(shè)備中。
YCrO3鈣鈦礦材料由于其磁電性質(zhì)，已被廣泛用于高溫電極、熱電、磁電材料等領(lǐng)域。其中，正交晶系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的YCr1-xMnxO3 (0≤x≤0.5)材料具有優(yōu)異的電性能，被認(rèn)為是潛在的NTC熱敏電阻材料。然而，關(guān)于該體系材料的導(dǎo)電機(jī)理、離子相互作用機(jī)制等問題還沒有完全解決，相關(guān)報(bào)道較少。
中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研究員常愛民帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)通過研究YCr1-xMnxO3 (0≤x≤0.5) 電性能，發(fā)現(xiàn)了材料電阻率隨著Mn摻雜量的增大先增大后減小的電導(dǎo)率異�，F(xiàn)象；通過運(yùn)用缺陷化學(xué)理論結(jié)合X射線光電子能譜分析，揭示了該材料電導(dǎo)率異常機(jī)制。YCrO3材料為p型半導(dǎo)體，電阻率主要由Cr4+離子濃度決定，Mn離子作為n型摻雜劑，補(bǔ)償了金屬空位，導(dǎo)致Cr4+離子濃度降低，電阻率增大；隨著Mn含量從0.2增大到0.5， Mn4+離子增多，促進(jìn)了電子在Mn3+和Mn4+之間的跳躍，導(dǎo)致載流子濃度增大，電阻率降低。該電導(dǎo)機(jī)制的提出為進(jìn)一步通過氣氛控制、離子摻雜來設(shè)計(jì)合成新型NTC熱敏電阻材料提供了理論基礎(chǔ)。
該研究成果已在線發(fā)表于Applied Physics Letters。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家“863”課題等項(xiàng)目資助。
(a) YCrO3陶瓷材料Cr2p的XPS譜圖; (b) YCr1-xMnxO3 NTC熱敏電阻的lnρ-1000/T圖
