[发明专利]一种基于镍锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子元件，尤其涉及一种用于低压电子线路与电器保护的基于金属氧化物薄膜的低压压敏电阻。

背景技术

氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体的多晶半导体陶瓷元件，具有通流容量大、响应速度快、无续流、无极性等优点。但是目前商用的压敏电阻的阈值电压一般都在5V以上，而且阈值电压不能连续调节，例如AVX公司的0402型片式压敏电阻器只有5.6V、9V、14V和18V等规格。随着半导体集成电路工艺的不断发展，目前集成电路的芯片的尺寸越来越小，工作电压也越来越低，因此极需阈值电压低而且连续可调的低压压敏电阻器。

众所周知，压敏变阻器的压敏性质与压敏层中的晶粒晶界势垒、禁带宽度等参数有关。一般来说，压敏层厚度方向的晶粒数目越多，则厚度方向的晶界也越多，因此阈值电压就越高。原则上通过工艺控制，使得压敏层在厚度方向内只有一个晶粒，那么就可以获得与一个晶粒对应的最低阈值电压V_min。通过多个这样的压敏电阻器叠加，可以制成阈值电压与V_min成倍数的压敏电阻器。申请人已经制得了这种低压压敏电阻器，并已经申请专利，但是用这种方法只能制作阈值电压为最低阈值电压V_min整数倍的压敏电阻器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于镍锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于镍锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器，它主要由绝缘衬底、金属薄膜下电极、镍锌氧化物薄膜和金属薄膜上电极组成。其中，镍锌氧化物薄膜薄膜的分子式为Ni_xZn_1-xO，x的取值范围为0.01-0.33。所述镍锌氧化物薄膜的厚度范围为10-1000nm；所述绝缘衬底可以为玻璃或陶瓷；所述金属薄膜下电极和金属薄膜上电极可以为铝、铜、金、银、铂等导电性能好的金属材料。

本发明的有益效果是：利用本发明可以制作阈值电压处于3.3-4.45伏之间的低压压敏电阻器。当镍锌氧化物Ni_xZn_1-xO中的x的范围为0.01-0.33之间时，相应的压敏电阻器的阈值电压与镍含量有简单的线性关系，因此在制作低压压敏电阻器时可以通过控制镍含量x即可控制压敏电阻器的阈值电压，由此解决了制作低压压敏电阻器时阈值电压不能任意设定的不足。

附图说明

图1是本发明基于镍锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器的结构示意图；

图2是本发明基于镍锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器的阈值电压随镁含量的变化情况示意图；

图3是本发明基于镍锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器的实际I-V特性图。

具体实施方式

本发明的原理是：通过在氧化锌中掺入镍形成镍锌氧化物Ni_xZn_1-xO来获得阈值电压可调的低压压敏电阻器。由于氧化锌中掺入镍可以增大禁带宽度，因此有可能通过增大禁带宽度获得较高的阈值电压。

如图1所示，本发明的基于镍锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器主要由绝缘衬底4、金属薄膜下电极3、镍锌氧化物薄膜2和金属薄膜上电极1组成。其中，镍锌氧化物薄膜薄膜的分子式可以写为Ni_xZn_1-xO，其中x的取值范围为0.01-0.33，厚度范围为10-1000nm。绝缘衬底1可以为玻璃或陶瓷。金属薄膜下电极3和金属薄膜上电极1可以为铝、铜、金、银、铂等导电性能好的金属材料。

图2为实际测得的阈值电压与镍含量x的关系图。对实测数据拟合，得镍含量x与阈值电压V_Th之间存在线性关系：

V_Th＝3.30+4.11x。

下面根据具体实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

实施例1

先在玻璃衬底上利用热蒸发法沉积一层铂薄膜作为下电极，再用反应磁控溅射法沉积一层镍/锌比为0.01的镍锌氧化物薄膜，再用热蒸发法沉积一层铂薄膜作为上电极。通过I-V曲线测得其阈值电压为3.30伏，见图3曲线(a)。

实施例2

先在玻璃衬底上利用磁控溅射法沉积一层金薄膜作为下电极，再用溶胶凝胶法沉积一层镍/锌比为0.05的镍锌氧化物薄膜，再用磁控溅射法沉积一层金薄膜作为上电极。通过I-V曲线测得其阈值电压为3.40伏，见图3曲线(b)。

实施例3