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)略價(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)此類所制半導(dǎo)體納米粉體材料壟斷式代工銷售，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)，無法滿足大規(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去二十年來的世界范圍普遍性難題。通過工藝和設(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)研究開發(fā)過程中，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)年來通過改變配方和工藝，開拓了納米粉的民用NTC熱敏電阻用途，實(shí)現(xiàn)了民用過渡金屬氧化物錳、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。