在種類繁多的氧化物體系中，白鎢礦結(jié)構(gòu)在高溫下能夠保持優(yōu)異的結(jié)構(gòu)/熱穩(wěn)定性，近年來成為高溫NTC熱敏傳感器的研究熱點(diǎn)。但白鎢礦CaWO₄的高電阻率使其無法輸出有效信號。通過引入穩(wěn)定氧化還原電對Ce⁴⁺/Ce³⁺能夠大幅降低電阻率，但造成了阻溫關(guān)系偏離阿倫尼烏斯方程，增加了電輸運(yùn)性質(zhì)的復(fù)雜性。由于復(fù)雜氧化物微觀結(jié)構(gòu)的未知性，阻礙了人們對電輸運(yùn)性質(zhì)的解析，為線性化電路設(shè)計(jì)帶來了困難。

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所材料物理與化學(xué)研究室研究員常愛民團(tuán)隊(duì)，多年來致力于熱敏材料及器件的研究與應(yīng)用。該團(tuán)隊(duì)對白鎢礦高溫?zé)崦舨牧霞捌骷淖铚仃P(guān)系偏離現(xiàn)象開展了初步研究，發(fā)現(xiàn)上述偏離現(xiàn)象是變程跳躍輸運(yùn)和高低溫最近鄰跳躍輸運(yùn)不一致協(xié)同作用的結(jié)果（J. Am. Ceram. Soc., 2021）。近日，該團(tuán)隊(duì)從微觀結(jié)構(gòu)入手進(jìn)一步解析了白鎢礦Ca-Ce-Nb-W-O基復(fù)雜氧化物熱敏傳感器電輸運(yùn)性質(zhì)：（1）在[112]帶軸中出現(xiàn)超晶格衍射斑點(diǎn)，結(jié)合明暗襯度交替排列分布的晶格條紋，證明了該體系為調(diào)制結(jié)構(gòu)。（2）通過幾何相位分析，發(fā)現(xiàn)了明顯的刃位錯各向異性分布，這種各向異性導(dǎo)致了低溫下電輸運(yùn)性質(zhì)的多樣性——變程跳躍輸運(yùn)和最近鄰跳躍輸運(yùn)；高溫下，快速失氧誘導(dǎo)材料發(fā)生局域-退局域化轉(zhuǎn)變，各向同性的缺陷促使電輸運(yùn)性質(zhì)單一化——最近鄰跳躍輸運(yùn)，其為激活能是溫度函數(shù)的非平衡態(tài)熱激活機(jī)制。（3）基于第一性原理，證明了z軸方向電子的局域態(tài)和xy平面的擴(kuò)展態(tài)，強(qiáng)電子-電子相互作用維持了較高溫度下電子局域態(tài)，支持了電輸運(yùn)性質(zhì)多樣性的結(jié)論。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上。該研究工作得到中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、西部青年學(xué)者等項(xiàng)目的資助。

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圖 Ca-Ce-Nb-W-O電輸運(yùn)性能