具有高温度敏感常数B值的超高灵敏金刚石薄膜负温度系数热敏电阻器件（英文）

作     者：陈巧 赵艺梦 李佳炜 刘惜缘 王欣悦 张文曦 朱宏伟 

作者机构：Gemmological Institute China University of Geosciences Shenzhen Research Institute China University of Geosciences State Key Lab of New Ceramics and Fine Processing School of Materials Science and Engineering Tsinghua University Southwest United Graduate School 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学:材料科学(英文版))

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 081702[工学-化学工艺] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities (CUG2106117) Hubei Jewelry Engineering Technology Research Center (CIGTXM03202301) Hubei Provincial Natural Science Foundation (20241350053) GuangDong Basic and Applied Basic Research Foundation (2023A1515110043) 

摘      要：基于负温度系数（NTC）热敏电阻的精准温度信息监测在现代科学研究及工程应用领域中至关重要.尽管目前NTC材料的敏感性能已取得显著提高,但在较宽的探测温度范围内保持高灵敏度和良好的线性度仍然面临巨大挑战.本文报道了一种具备超高灵敏度、超快响应速度和较宽温域探测能力的金刚石热敏电阻器件,在室温（30℃）至300℃的工作温度范围内,展现出极高的温度敏感常数B值(B30/300),高达8012 K.其灵敏度明显超过现有报道的同温区NTC热敏电阻.此外,金刚石优异的热导率和化学稳定性显著提高了其热敏电阻器件的响应速度和耐久性,相较于传统热敏材料具备显著的应用优势.通过表征分析发现,金刚石热敏电阻的超高灵敏度与晶界杂质元素密切相关.结合变温阻抗谱分析和霍尔效应测试,推测其热敏导电机制主要基于C-H/C-N偶极子的跳跃导电.本研究在金刚石NTC热敏技术方面所取得的进展,将为推动新型金刚石温度敏感电子器件的应用及发展提供了有力支持.