在種類繁多的氧化物體系中，白鎢礦結構在高溫下能夠保持優異的結構/熱穩定性，近年來成為高溫NTC熱敏傳感器的研究熱點。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，但造成了阻溫關系偏離阿倫尼烏斯方程，增加了電輸運性質的復雜性。由于復雜氧化物微觀結構的未知性，阻礙了人們對電輸運性質的解析，為線性化電路設計帶來了困難。

　　中國科學院新疆理化技術研究所材料物理與化學研究室研究員常愛民團隊，多年來致力于熱敏材料及器件的研究與應用。該團隊對白鎢礦高溫熱敏材料及器件的阻溫關系偏離現象開展了初步研究，發現上述偏離現象是變程跳躍輸運和高低溫最近鄰跳躍輸運不一致協同作用的結果（J. Am. Ceram. Soc., 2021）。近日，該團隊從微觀結構入手進一步解析了白鎢礦Ca-Ce-Nb-W-O基復雜氧化物熱敏傳感器電輸運性質：（1）在[112]帶軸中出現超晶格衍射斑點，結合明暗襯度交替排列分布的晶格條紋，證明了該體系為調制結構。（2）通過幾何相位分析，發現了明顯的刃位錯各向異性分布，這種各向異性導致了低溫下電輸運性質的多樣性——變程跳躍輸運和最近鄰跳躍輸運；高溫下，快速失氧誘導材料發生局域-退局域化轉變，各向同性的缺陷促使電輸運性質單一化——最近鄰跳躍輸運，其為激活能是溫度函數的非平衡態熱激活機制。（3）基于第一性原理，證明了z軸方向電子的局域態和xy平面的擴展態，強電子-電子相互作用維持了較高溫度下電子局域態，支持了電輸運性質多樣性的結論。

　　相關研究成果發表在《應用物理快報》上。該研究工作得到中科院青年創新促進會、西部青年學者等項目的資助。

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圖 Ca-Ce-Nb-W-O電輸運性能