NTC系列半導(dǎo)體納米粉體技術(shù)產(chǎn)業(yè)化取得進(jìn)展

　　經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，西北工業(yè)大學(xué)蘇力宏副教授成功研發(fā)出了滿(mǎn)足負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體(NTC)電阻電子漿料應(yīng)用的錳鈷鎳(MCN)系列化多品種氧化物納米粉料，并應(yīng)用于民用領(lǐng)域。采用此納米粉料所配電子漿料燒制的薄膜性能測(cè)試優(yōu)異，已由相關(guān)公司成功應(yīng)用于制造NTC電阻器件中。這是國(guó)內(nèi)首次將NTC納米粉料用于工業(yè)電子元器件制造領(lǐng)域，且材料配方由蘇力宏通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)摸索形成了系列化，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　過(guò)渡金屬錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳等的氧化物組成半導(dǎo)體材料，是一類(lèi)電阻值隨溫度增大而減小具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電阻半導(dǎo)體材料，屬于穩(wěn)定性和壽命最好的NTC電阻材料，大多屬于尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物陶瓷。這類(lèi)材料所制器件產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于工業(yè)電子設(shè)備、電源設(shè)備、測(cè)試儀器儀表等中，既可用于集成電路對(duì)電子電路浪涌消除、溫度的精密探測(cè)和監(jiān)控、液面測(cè)定、氣壓測(cè)定、火災(zāi)報(bào)警、氣象探空、開(kāi)關(guān)電路、自動(dòng)增益調(diào)整等領(lǐng)域，還可用于航天航空的紅外探測(cè)薄膜、微波和激光功率測(cè)量等，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景和戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。作為功率NTC熱敏電阻，可在電路電源接通瞬間，抑制電路中產(chǎn)生的高倍浪涌電流。NTC熱敏電阻器的初始阻值較大，可以抑制集成電路線路中過(guò)大的電流，從而保護(hù)電源電路及負(fù)載。當(dāng)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，NTC熱敏電阻器由于通過(guò)電流引起阻體溫度上升，電阻值下降至很小，不會(huì)影響電路的正常工作。NTC熱敏電阻器可以近似認(rèn)為起到一個(gè)完美的集成電路自動(dòng)可恢復(fù)保險(xiǎn)絲功能，所以被大規(guī)模應(yīng)用于集成電路中，日常每個(gè)人的手機(jī)和電腦、移動(dòng)基站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中都要用到這一元件，可以說(shuō)有集成電路的地方，就有它的身影。

　　日美相關(guān)企業(yè)對(duì)此類(lèi)所制半導(dǎo)體納米粉體材料壟斷式代工銷(xiāo)售，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的手機(jī)和電腦幾乎90%以上的微小型高精度NTC電阻器件的半導(dǎo)體材料均來(lái)自日美企業(yè)，每年進(jìn)口量上百億片。傳統(tǒng)國(guó)產(chǎn)NTC電阻屬于體積大精度差的型號(hào)，無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模集成電路小型化高精度和高集成度的要求，相關(guān)企業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)升級(jí)壓力。輪船、飛機(jī)和高鐵上的高性能高精度微型化熱敏器件，特殊情況下也會(huì)面臨國(guó)外禁售的威脅。解決NTC微型化元器件用納米半導(dǎo)體材料的國(guó)產(chǎn)化，有著極為關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)升級(jí)帶動(dòng)作用和戰(zhàn)略意義。

　　蘇力宏一直從事納米粉體制備應(yīng)用以及理論研究。他與學(xué)生對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行多年改造，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了納米粉體均勻性的大幅提高，所獲得顆粒粒徑分布偏差可以實(shí)現(xiàn)了正負(fù)5-100納米尺度可控，并且克服了納米材料制備研究中過(guò)去二十年來(lái)的世界范圍普遍性難題。通過(guò)工藝和設(shè)備改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)納米粉體在干燥后，仍然保持很好的單分散性。在檢測(cè)技術(shù)上，他也對(duì)納米粉分散性如何評(píng)價(jià)分析樣品處理等形成了專(zhuān)有技術(shù)。

　　蘇力宏的研究，在我國(guó)航天衛(wèi)星技術(shù)研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中，取得了納米粉燒制薄膜致密性提高的突破。但由于航天用量極少，為了提高技術(shù)適用性，使普通大眾受益，蘇力宏數(shù)年來(lái)通過(guò)改變配方和工藝，開(kāi)拓了納米粉的民用NTC熱敏電阻用途，實(shí)現(xiàn)了民用過(guò)渡金屬氧化物錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳等兩種或兩種以上的氧化物組成半導(dǎo)體納米粉體材料制造工藝方式的重大革新，是一個(gè)軍轉(zhuǎn)民典型項(xiàng)目。所獲得粉料全部為納米級(jí)別，實(shí)現(xiàn)了NTC系列半導(dǎo)體納米粉體的單分散、大小和全部球形形貌的高度均勻性制造。目前此技術(shù)所制半導(dǎo)體納米粉體已經(jīng)形成了六大系列不同阻值和熱敏指數(shù)的品種，通過(guò)與其他多家單位協(xié)作，已經(jīng)制成了批量器件成品樣件。這是我國(guó)首次采用納米半導(dǎo)體粉體原料制備成民用微小型高精度NTC電阻器件，中國(guó)已成為完全掌握這一半導(dǎo)體熱敏器件制造技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家。