稀土元素Sm摻雜SrTiO3輸運以及熱電性能的研究.pdf

1、熱電材料是一種能夠將電能與熱能進行直接相互轉換的功能材料，可以廣泛的用于發(fā)電和制冷。氧化物熱電材料具有優(yōu)良的結構穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、成本低、不易氧化、無污染等優(yōu)點引起了人們廣泛的研究興趣。本文以探索提高熱電材料的熱電性能為目的，深入分析了摻雜量對SrTiO3材料的輸運以及熱電性能的影響。
　　本論文首先嘗試采用溶膠-凝膠法、高溫高壓法、固相反應法預合成稀土Sm摻雜的系列樣品SmxSr1-xTiO3，最后雖然得到部分單相樣品，但更進

2、一步的測試表明樣品質量需要進一步的提高。SmxSr1-1.5xTiO3(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)的樣品是通過傳統(tǒng)的固相反應法合成的，發(fā)現(xiàn)1470℃5％H2/Ar中燒結6小時的條件下，固溶限為8%。
　　樣品的密度測試表明樣品具有很高的致密性。XRD結構分析沒有發(fā)現(xiàn)有雜質峰的存在，而且隨摻雜量的增加，衍射峰有輕微的向高角度移動的趨勢。氧化還原滴定顯示氧含量隨著摻雜的增大逐漸減少。
　　通過對樣品低溫電阻

3、率的研究發(fā)現(xiàn)，稀土摻雜后能顯著降低樣品的電阻率。對于樣品的導電機制進行分析，發(fā)現(xiàn)在低溫區(qū)符合熱激活跳躍導電模型，高溫區(qū)符合絕熱小極化子跳躍導電模型。
　　詳細研究了SmxSr1-1.5xTiO3系列樣品的低溫熱導率和熱電勢。研究發(fā)現(xiàn)影響熱導率的主要因素是點缺陷散射。對低溫熱電勢的分析表明樣品的熱電勢在室溫以下近似滿足非簡并的半導體模型，并通過簡單計算得到費米能級的數(shù)據(jù)。稀土Sm的摻雜提高費米能級，改變了費米面的形狀和能帶結構，因此