Al掺杂ZnO多晶的热电输运性质研究

采用固相反应法制备了六方纤锌矿结构Zn_(1-x)Al_xO(0≤x≤0.03)系列多晶,探究了Al掺杂对ZnO多晶的微观形貌和热电输运性质的影响。结果表明,Al掺杂促使ZnO晶粒长大联结,晶界减少,x>0.003时出现在晶界分布的ZnAl_2O_4尖晶石相。掺杂后样品由ZnO的半导体行为转变为电阻率显著下降的金属行为,且x=0.003有最小的室温电阻率~1.7 mΩ·cm,主要由于掺杂使样品载流子浓度和迁移率显著提高,x=0.003时载流子浓度和迁移率为最高,分别为1.05×10^(21)cm^(-3)和20 cm^2/V·s;300~900 K下掺杂样品热电势的绝对值和功率因子均随温度升高而增大,x=0.003时有最大的室温功率因子~0.4 m W/m·K^2。综合得到ZnO中Al掺杂的饱和固溶度x≈0.003。

Al掺杂量对ZnO多晶性能影响的研究

采用固相反应法制备了六方纤锌矿结构Zn_(1-x)Al_xO(0≤x≤0.005)系列多晶,探究了Al掺杂对ZnO多晶的微观形貌和热电输运性质的影响。Al掺杂促使ZnO晶粒长大联结,晶界减少,x=0.005时出现在晶界分布的ZnAl_2O_4尖晶石相。各组分样品经二次烧结后,电阻率均比对应组分的一次烧结样品增大1~2个数量级。掺杂后样品由ZnO的半导体行为转变为电阻率显著下降的金属行为,一次烧结样品在x=0.004有最小的室温电阻率~10 mΩ·cm,主要由于掺杂使样品载流子浓度和迁移率显著提高;300~950 K下掺杂样品热电势的绝对值和功率因子均随温度升高而增大,x=0.004时有最大的室温功率因子~0.11 m W/m·K^2。综合得到ZnO中Al掺杂的饱和固溶度在0.004~0.005之间。

Sr_3YCo_(4-x)Mg_xO_(10.5+δ)(0≤x≤0.04)多晶的制备和热电输运性质研究

采用固相反应法制备Sr_3YCo_(4-x)Mg_xO_(10.5+δ)(0≤x≤0.04)系列多晶,研究了Mg掺杂对体系结构、电输运和热电性质的影响。结果表明系列多晶为四方晶系,由于掺入的Mg^(2+)(0.066 nm)部分替代了Co^(3+/4+)(0.053 nm/0.061nm),使晶格膨胀;多晶热电势在340~830 K随温度升高而下降,且Mg掺杂对热电势影响不大,表明Mg掺杂对体系载流子浓度影响不大;多晶电阻率在100~300 K随温度升高而降低,且随着掺杂量增加电阻率降低,结合扫描电镜观察到多晶的气孔数目减少、晶粒连接紧密和热电势的结果认为Mg掺杂对体系电输运性质的影响机制主要是使气孔、晶界散射作用减弱、载流子迁移率变大,而Mg掺杂对载流子浓度的影响是次要的。