稀土元素Sm摻雜SrTiO3輸運(yùn)以及熱電性能的研究.pdf

1、熱電材料是一種能夠?qū)㈦娔芘c熱能進(jìn)行直接相互轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、成本低、不易氧化、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)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(duì)SrTiO3材料的輸運(yùn)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(yīng)法預(yù)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(jìn)

2、一步的測(cè)試表明樣品質(zhì)量需要進(jìn)一步的提高。SmxSr1-1.5xTiO3(x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)的樣品是通過(guò)傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法合成的，發(fā)現(xiàn)1470℃5％H2/Ar中燒結(jié)6小時(shí)的條件下，固溶限為8%。
　　樣品的密度測(cè)試表明樣品具有很高的致密性。XRD結(jié)構(gòu)分析沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有雜質(zhì)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(dòng)的趨勢(shì)。氧化還原滴定顯示氧含量隨著摻雜的增大逐漸減少。
　　通過(guò)對(duì)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(duì)于樣品的導(dǎo)電機(jī)制進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在低溫區(qū)符合熱激活跳躍導(dǎo)電模型，高溫區(qū)符合絕熱小極化子跳躍導(dǎo)電模型。
　　詳細(xì)研究了SmxSr1-1.5xTiO3系列樣品的低溫?zé)釋?dǎo)率和熱電勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)影響熱導(dǎo)率的主要因素是點(diǎn)缺陷散射。對(duì)低溫?zé)犭妱?shì)的分析表明樣品的熱電勢(shì)在室溫以下近似滿足非簡(jiǎn)并的半導(dǎo)體模型，并通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得到費(fèi)米能級(jí)的數(shù)據(jù)。稀土Sm的摻雜提高費(fèi)米能級(jí)，改變了費(fèi)米面的形狀和能帶結(jié)構(gòu)，因此