陶瓷半導體材料三氧化鎢
對於科學技術日新月異的當今社會,材料科學技術與資訊科學技術的交叉滲透誕生了若干全新的領域,如:大型積體電路(VLSI)與半導體器件,片式元件與新型電子器件,敏感元件與感測器等等。材料按照其導電性可分為導體、絕緣體和介於二者之間的半導體。其中製造各類電子元器件的介電、鐵電、壓電等陶瓷功能材料,以及IC封裝的裝置瓷等均為絕緣體。按照傳統觀點,其優越的絕緣性是實現其特定功能的基礎。在製造過程中防止材料的半導化,往往成為提高陶瓷品質的重要技術措施。所以,使陶瓷材料半導化似乎難以理解。但是,正是由於陶瓷工藝與半導體特性的這種奇妙結合,促成了半導體陶瓷材料(簡稱半導瓷)的發展,尤其是在敏感元件和感測器領域的應用。
三氧化鎢(WO3)是一種具有廣泛應用前景的功能材料，在諸如電致變色、有毒氣體探測和光化學催化等方面已得到較系統的研究。近年來，人們又發現WO3陶瓷材料呈現出良好的以低電壓小電流為特徵的非線性電學性質。而且WO3的介電常數高，因此可以作為一種新型的陶瓷半導體材料在微電子學領域中得到應用。
半導瓷的半導化機理,在於陶瓷材料成分中化學計量比的偏離或雜質缺陷對晶粒的影響,以及施主和受主在晶界形成的介面勢壘,從而使陶瓷體的電導率由10-12提高到10-10～103Ω-1·cm-1之間。半導體的電導率受外界條件,如溫度、電場、光照、氣氛、濕度的影響可能發生顯著變化。利用這種敏感特性可製造各種敏感元件和感測器,具有靈敏度高、結構簡單、工藝簡便、成本低廉等優點。其中以電導率特性直接應用於敏感電阻器最為成功。例如以半導瓷為主的熱敏電阻產量約占整個敏感元件的40%以上。下面分述若干類半導瓷敏感材料。
