荣景豪，王亦歌，蔡廷庆，顾宗丽，孙文强，王磊鸣
(新疆科技学院 化工与纺织工程学院，新疆维吾尔自治区 库尔勒 841000)
摘 要：采用固相法制备了一系列负温度系数(NTC)Co4−xMn1.8Ni0.2FexO8陶瓷样品(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0)，并对其烧结工艺、相结构、微观形貌及电性能展开系统研究。实验通过DIL 402热膨胀仪确定该系列陶瓷的最佳烧结温度为1225 ℃。X射线衍射(XRD)分析结果表明：当x=0～0.8时，所有陶瓷样品均呈现纯立方尖晶石相，与JCPDS#84-0482标准卡片完全匹配，未检测到杂质相；扫描电子显微镜(SEM)观察显示，1225 ℃烧结的样品中，未掺杂Fe3+(x=0)时表面存在一定孔隙且晶粒尺寸偏大，而Fe3+掺杂后样品晶粒分布均匀、排列致密，晶界清晰可辨。电性能测试结果显示，在−50 ℃～100 ℃测试温区内，所有样品电阻率(ρ)均随温度升高而降低，且lnρ与1000/T呈良好线性关系，表现出典型NTC热敏特性；其中x=0时样品的25 ℃电阻率(ρ25)为1972 Ω·cm，B25/50材料常数为3237 K，且随Fe3+掺杂量(x)增加，ρ25与B25/50均呈增大趋势。X射线光电子能谱(XPS)分析证实晶格中存在Mn2+、Mn3+与Mn4+离子，拟合结果表明样品电导率主要源于Mn3+/Mn4+离子对的跳跃传导，而电阻率升高则归因于Mn3+/Mn4+与Fe3+/Fe2+离子对间跳跃传导阻力的增加。此外，通过构建Co4−xMn1.8Ni0.2FexO8陶瓷凹面晶粒的老化示意模型，阐明了其电阻漂移率趋于稳定的内在机理。
关键词：NTC陶瓷；掺杂；微观结构；电性能