PDF《Lu3+ 掺杂对 CdO 陶瓷电、热输运性能的影响∗》

1000 K 时178102-2 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 63, No.

17 (2014)

178102 为17 ??.m, 少量的 Lu3+ 掺杂 (x = 0.5%) 即使样 品的电阻率下降为原来的二分之一. 当掺杂量为 x = 1.5% 时, 样品的电阻率降至 4.1 ??・ m. 因此, 稀土元素 Lu3+ 掺杂可以大幅改善 CdO 陶瓷的导 电性能. 图3(网刊彩色) Cd1?xLuxO(x=0%, 0.1%, 0.5%, 1.0%, 1.5%) 电阻率随温度的变化曲线 图4(网刊彩色) Cd1?xLuxO(x=0%, 0.1%, 0.5%, 1.0%, 1.5%) 的Seebeck 系数随温度的变化曲线 图4为上述 Cd1?xLuxO 陶瓷样品的 Seebeck 系数 S 随温度的变化关系曲线. 所有样品的 S 在整 个测试温度区间内均为负值, 与n型简并半导体的 特性相符合. 对于 n 型简并半导体来说, 其塞贝克 系数的绝对值|S| 可用自由电子模型描述 [16,17] : |S| = 8π2 k2 B 3eh2 ( π 3n ) m? T, 式中 kB, h 和m? 分别为波尔兹曼常数, 普朗克常 数和载流子有效质量. 从上式可以看出, 塞贝克系 数的绝对值 |S| 和载流子浓度 n 成反比关系. 因此, 随着Lu3+ 掺杂量的增加, Cd1?xLuxO 陶瓷样品的 |S|在减小. 我们利用图

3 和图

4 中的 ρ-T, S-T 数据计算 了不同温度下样品的功率因子 S2 /ρ, 见图

5 所示. 可以看出, 所有样品的功率因子在测量温区内均随 温度的升高而增大. 未掺杂的 CdO 具有较大的功 率因子, 在1000 K时可达1.15*10?3 W・m?1 ・K?2 , 这个值可以与目前报道的其他 TCO 基热电材料相 比拟 [18] . 随着 Lu3+ 掺杂量的增大, 功率因子依次 降低, 这是由于 Lu3+ 掺杂在提高样品电导率的同 时使塞贝克系数|S|减小所致. 图5(网刊彩色) Cd1?xLuxO (x = 0, 0.1%, 0.5%, 1.0%, 1.5%) 的功率因子随温度的变化曲线 图6(网刊彩色) Cd1?xLuxO(x = 0, 0.1%, 0.5%, 1.0%, 1.5%) 的热导率随温度的变化曲线 图6为Cd1?xLuxO(x=0%, 0.1%, 0.5%, 1.0%, 1.5%) 陶瓷样品的热导率随温度的变化曲线. 室 温下........