CuAlO-,2-基熱電陶瓷材料微結構及其熱電性能的研究.pdf

1、本文通過固相反應法制備了不同燒結溫度下、不同金屬氧化物摻雜的CuA102基陶瓷。利用X射線粉末衍射儀以及正電子湮沒壽命譜儀、正電子湮沒輻射Doppler展寬譜儀等實驗儀器，系統(tǒng)研究了燒結溫度、不同金屬氧化物摻雜對CuA102熱電陶瓷微結構和熱電性能的影響。主要的實驗結果如下：
　　 (1)XRD結果顯示，以CuO和A1203為原材料通過固相反應法制備得CuAl02基陶瓷，樣品中含有CuAI02和少量的CuO，沒有A1203和其他

2、雜質，且CuO含量隨著燒結溫度升高而降低。這說明燒結溫度越高陶瓷樣品中的化學成分失配率越低。因cu+空位而產生的空穴載流子導致CuA102基陶瓷電阻率降低。
　　 (2)CuAI02基陶瓷中CuAI02晶粒隨著燒結溫度升高而增大，且晶粒生長方向明顯呈c軸擇優(yōu)取向。隨燒結溫度升高，樣品中的微孔洞尺寸增大，但微孔洞濃度則減小。室溫下樣品的電阻率和seebeck系數都隨著燒結溫度升高出現(xiàn)一個波谷，而其功率因子則隨著燒結溫度升高而降低。

3、
　　 (3)在CuA102基陶瓷中摻入少量的Fe（x<0.10）時，F(xiàn)e3+離子取代CuAlO2結構中的AI3+離子位置，樣品的Doppler展寬譜的3d信號和功率因子均增加；而樣品的S參數、正電子平均壽命、電阻率和Seebeck系數均降低。這可能是因為當Fe3+離子取代CuA102結構中的AI3+離子后，樣品中3d電子數增多。
　　 (4)隨Fe含量(x>0.10)的增加，F(xiàn)eAl204抑制CuA1204和CuO進一

4、步反應，樣品中CuAll-xFex02含量減少，樣品中空位團和微孔洞的濃度增大，阻礙載流子遷移，使樣品的電阻率增大，功率因子降低。
　　 (5)在CuA102基陶瓷中摻入少量的Ca，Ca2+離子可以通過取代cu+離子位置進入CuA102結構中。隨著Ca含量的增加，樣品的正電子體壽命、Seebeck系數增大；而樣品的體電子密度、大尺寸微孔洞的濃度減??；功率因子隨Ca含量的增加先增大后減小。
　　 (6)摻入的Mg抑制了Cu