Name: Synthèse de SrTiO non uniformément dopé Pr 3 Céramique et leurs propriétés thermoélectriques (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 7 s
Description: Découvrez la synthèse de céramiques SrTiO₃ dopées au praséodyme par réaction à l'état solide et frittage SPS. Cette méthode améliore la mobilité des porteurs et les propriétés thermoélectriques.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Les auteurs tiennent à souligner la subvention de collaboration compétitive initiée par le corps professoral (FIC) de KAUST.

1. Préparation du Pr dopé SrTiO3 poudre <ol><li> Afin de préparer 10 g de poudre Sr 0,95 Pr 0,05 TiO 3, peser les quantités stoechiométriques de SrCO 3 poudre (7,53407 g), du TiO 2 nanopoudres (4,28983 g), et Pr 2 O 3 forfaitaire fritté (0,44299 g) après la réaction pour x = 0,05: </li></ol><img alt="Equation 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/52869/52869eq1.JPG" width="550" /><ol start="2"><li> Broyer les pesées Pr 2 O 3 morceaux frittées à fines particules en utilisant un mortier et un pilon en agate. </li><li> Ajouter la poudre pesé SrCO 3 et de TiO 2 de la nanopoudre Pr 2 O 3 et de poursuivre le broyage et le mélange en utilisant un mortier d&#39;agate et d&#39;un pilon jusqu&#39;à obtenir une poudre homogène est réalisée visuellement. </li><li> Chargez la poudre broyée dans un bocal en verre et mélanger à l&#39;aide d&#39;une turbulence pendant 30 min pour homogénéiser emélange e. </li><li> Charger la poudre mixte résultante dans un moule en acier inoxydable poli et nettoyé avec soin (1 pouce de diamètre) et il en sandwich entre deux pistons en acier inoxydable. </li><li> Presse à froid la poudre à l&#39;aide d&#39;une presse sous une charge d&#39;environ 1 tonne métrique. </li><li> Éjecter la pastille pressée à froid en plaçant la filière sur un cylindre creux en acier inoxydable et en poussant les pistons et le culot à partir du haut à l&#39;aide d&#39;une tige de poussée. Lors de l&#39;éjection de la pastille pressée à froid (de corps vert) de la filière, nettoyer toute contamination sur la surface périphérique de la pastille en couvrant doucement le culot avec un petit morceau de scotch et enlever une couche mince en déchirant la bande. </li><li> Placez le culot verticalement dans un bateau rempli d&#39;alumine achetés dans le commerce SrTiO3 poudre que la barrière entre le bateau de l&#39;alumine et de la presse à granulés froid. </li><li> Placez le bateau dans un four tubulaire, chauffer jusqu&#39;à 1300 ° C en 3 h et le maintenir à cette température pendant 15h. Laisser le culot de se refroidir à la température ambiante à l&#39;intérieur du four lors de la calcination est terminée. Cette étape est appelée le «processus de calcination&quot; par la suite. </li><li> Broyer le culot en utilisant du mortier et un pilon en agate et de charger la poudre obtenue dans un bocal de verre pour mélanger en outre l&#39;utilisation de la turbulence. </li><li> Chargez la poudre dans la matrice en acier inoxydable et pressée à froid dans un environ 3 tonnes de charge. </li><li> Répétez l&#39;étape 1.9 une fois de plus à 1400 ° C en 3 h et le maintenir à cette température pendant 20 heures. </li><li> Broyer le culot en utilisant le mortier d&#39;agate et d&#39;un pilon. </li><li> Répétez les étapes 1.11, 1.12, 1.13 et une fois de plus pour la réaction à l&#39;état solide pour atteindre la fin. </li></ol> 2. Préparation de vrac polycristallin dopé Pr SrTiO3 Céramique <ol><li> Peser 1,6 g de la poudre ainsi préparée (par un disque de 2 mm d&#39;épaisseur et 12,7 mm de diamètre). </li><li> Préparer morceaux de Graphoil circulaires pour couvrir le haut et le bas interface de la poudre de graphite et de pistons en sandwich dans la matrice de graphite. De même, préparer un autre morceau de Graphoil rectangulaire à couvrir la paroi intérieure de la matrice de graphite. </li><li> Charger la poudre préparée comme dans une matrice de graphite (12,7 mm de diamètre interne) et prendre en sandwich la poudre entre les deux pistons en graphite de même taille. Percer un trou de 2 mm au milieu de la longueur de la matrice de graphite et de la surface extérieure de la filière à environ 2 mm de la surface intérieure de la lecture de température. Remarque: Ajuster la longueur des plongeurs de graphite qui restent en dehors de la filière et positionner le centre du cylindre de poudre en sandwich où le trou est placé pour obtenir une lecture précise de la température. Les faces des pistons en graphite doivent être méticuleusement stabilisée au cours de l&#39;usinage des pièces. Tout défaut d&#39;alignement peut se traduire par la fissuration de la pastille frittée au cours de frittage flash. </li><li> Froid-presse la poudre délicatement (charge &lt;200 kg) en utilisant une presse avant de monter sur l&#39;étincelleplasma plaque de frittage intérieur de la chambre. Utilisez plaques de support en acier inoxydable poli plates entre le haut et le bas des pistons et le stade de la presse pour éviter d&#39;endommager les pistons de graphite. </li><li> Enrouler un morceau de feutre de graphite autour de la filière pour l&#39;isolation et le fixer avec du fil de graphite. Concevoir une fenêtre sur le feutre de graphite en coupant un morceau rectangulaire du feutre où l&#39;orifice de mesure de température est placé sur la matrice. </li><li> Placer le moule et pistons en graphite chargé dans la chambre de frittage flash. Déplacer la platine vers la position finale. </li><li> Concentrer et aligner le cercle cible d&#39;pyromètre sur le trou de lecture de la température de la filière. Assurez-vous que le réglage de l&#39;émissivité du pyromètre est réglé pour le graphite. </li><li> Fermez la chambre et mettre un 7,7 kN (environ 60 MPa) sur l&#39;échantillon. Vide et de purger la chambre avec Ar trois fois et quitter la chambre sous vide dynamique de 6 Pa. </li><li> Augmenter la température en augmentant le courant (manuellement ou en utilisant unprogramme). Utilisez A 250 min -1 (correspondant à environ 300 à 400 ° C min -1) pour les échantillons optimisés. Cette étape est la plus importante du processus de frittage flash. </li><li> Maintenir la température à 1500 ° C pendant 5 min en ajustant manuellement ou à l&#39;aide du courant du programme. À la fin de la période de détention de 5 min, arrêter le courant au large et rapidement libérer le 7,7 kN pour éviter la fissuration de l&#39;échantillon pendant le refroidissement. Laisser l&#39;échantillon refroidir à TA intérieur de la chambre. </li><li> Relâchez le culot en vrac du graphite mourir doucement en utilisant la pression à froid. Ceci se fait en plaçant la matrice de graphite sur un cylindre en acier creux et à éjecter le culot et les pistons en graphite en utilisant une tige de poussée en acier à partir du haut. </li><li> Retirer le Graphoil sur les faces supérieure et inférieure de la pastille ainsi que la surface circonférentielle à l&#39;aide d&#39;une lame de rasoir. </li><li> Polir l&#39;échantillon en utilisant un papier de verre rugueux (400 grille) vers le bas pour 0,3-0,5 mm de chaque côté pour assurerl&#39;enlèvement complet de la Graphoil. Nettoyer l&#39;échantillon avec de l&#39;acétone. </li></ol> 3. Caractérisation de l&#39;électronique et de transport thermique propriétés des céramiques en vrac <ol><li> Déterminer la masse volumique du disque céramique, ρ, en utilisant la méthode d&#39;Archimède. </li><li> Mesurer le poids de l&#39;échantillon, W à sec, puis le poids de l&#39;échantillon immergé dans l&#39;eau, W humide, sur un système de mesure de densité stabilisé et calculer la densité d&#39;Archimède à partir </li></ol><img alt="Equation 2" fo:content-width="2.1in" src="/files/ftp_upload/52869/52869eq2.JPG" width="260" /> où ρ eau est la masse volumique de l&#39;eau à la température de mesure (par exemple, égal à 1 g cm -3 à 300 K). 14 <ol start="2"><li> Mesurer la diffusivité thermique de l&#39;échantillon, d, en utilisant la technique laser-éclair transitoire sous un min -1 flux de Ar 75 ml. Mesurer l&#39;épaisseurde l&#39;échantillon, L, première précision en utilisant un micromètre numérique. Remarque: les échantillons à faces parallèles avec différentes tailles et formes (par exemple, disques ronds de 12,7 mm de diamètre ou carrée de 10 x 10 mm 2 disques) et d&#39;épaisseurs entre 0,5 et 5 mm peut être facilement mesurée. <ol><li> Dans la technique de diffusion thermique laser flash, irradier une face de l&#39;échantillon par un (~ 1 ms) courte impulsion laser et enregistrer l&#39;augmentation de la température sur la face opposée par un détecteur infra-rouge. Ensuite, calculez diffusivité thermique par le logiciel d&#39;interface laser flash de l&#39;épaisseur de l&#39;échantillon et le profil élévation de la température en temps en utilisant l&#39;équation Parker 15 </li></ol></li></ol><img alt="Équation 3" fo:content-width="1.9in" src="/files/ftp_upload/52869/52869eq3.JPG" width="220" /> où L est l&#39;épaisseur du disque et t 1/2 est la demi-temps de l&#39;élévation de température maximale de l&#39;autre side de l&#39;échantillon. Remarque: Le modèle Parker 15 suppose des conditions idéales de l&#39;échantillon adiabatique et le chauffage d&#39;impulsion instantanée, d&#39;autres modèles ont été proposés au fil des ans, qui représentent diverses pertes dans la mesure tels que les pertes de chaleur, durée d&#39;impulsion finie, chauffage par impulsions non uniforme et non homogène structures. Nous avons utilisé le modèle Cowan 16 avec correction d&#39;impulsion qui est l&#39;une des méthodes les plus avancées. Il convient de noter que, afin de maximiser la quantité d&#39;énergie thermique transmise à partir de la surface avant et à maximiser le signal observé par le détecteur infrarouge, la surface de l&#39;échantillon doivent être hautement émissif. Habituellement, cela exige l&#39;application d&#39;une mince couche de graphite à la surface de l&#39;échantillon. Une incertitude de 2% à 5% dans la mesure de la diffusivité thermique existe, résultant de la détermination de dimension. 17 <ol start="3"><li> Couper le culot de disque à l&#39;aide d&#39;une scie à diamant en barres rectangulaires, 2 x 2 x 103 mm, la conductivité électrique et des mesures de coefficient de Seebeck, ainsi qu&#39;un disque carré, 4 x 4 x 1,5 mm 3 pour la chaleur spécifique à haute température et un morceau rectangulaire mince, 8 x 5 x 1 mm 3 pour les mesures de Hall. </li><li> Mesurer la chaleur spécifique, C p, de l&#39;échantillon sur le carré plat et poli miroir (4 x 4 x 1,5 mm 3) en utilisant une calorimétrie différentielle à balayage (DSC) sous argon. 18 <ol><li> Utilisez un taux de 5 K min -1 jusqu&#39;à chauffage à 40 ° C pour un maintien isotherme pendant 10 minutes pour permettre à l&#39;échantillon d&#39;atteindre l&#39;équilibre thermique, suivie par 20 K taux min -1 chauffage jusqu&#39;à 500 ° C, avec un taux de refroidissement exacte qui a suivi. Effectuer la mesure sous le flux d&#39;argon (50 ml min -1 est suggéré). </li></ol></li></ol> Remarque: En raison de la sensibilité de la méthode utilisée pour l&#39;analyse, effectuer trois mesures pour déterminer la capacité de chaleur<html> comprenant (1) une mesure de référence pour soustraire l&#39;arrière-plan, (2) la mesure de la chaleur spécifique d&#39;un matériau standard (tel que le saphir) avec un C P connu, et (3) la mesure de la chaleur spécifique de l&#39;échantillon. Veiller à ce que les échantillons sont à plat et poli miroir afin d&#39;établir un contact idéal avec le fond du creuset de mesure (casseroles Pt / Rh avec Al 2 O 3 creusets utilisés dans ce travail). Plus de détails sur la structure exacte de la phase de DSC, une comparaison des techniques de DSC aux autres, et des instructions précises pour mesurer un échantillon peuvent être trouvés dans diverses sources. 19 <ol start="5"><li> Calculer la conductivité thermique à haute température, κ, de l&#39;échantillon à partir des valeurs mesurées de la diffusivité thermique, d, la chaleur spécifique, C p, et la densité ρ en utilisant 20 </li></ol>/52869/52869eq4.JPG &quot;Width =&quot; 200 &quot;/&gt; <ol start="6"><li> Plaqué or les points de contact de sondes (4 contacts) sur la 2 x 2 x 10 mm 3 pièce découpée à partir de l&#39;échantillon à atténuer les problèmes de résistance de contact. <ol><li> Afin de pulvériser l&#39;or uniquement sur ​​les zones de contact souhaités, enveloppez un scotch autour de l&#39;échantillon 2 x 2 x 10 mm 3 pour l&#39;utiliser comme un pochoir. Laissez la 2 x 2 mm 2 faces non couverts. En utilisant une lame de rasoir, découper 2 très petits trous (environ 1 mm de diamètre) dans le milieu de la face 2 x 10 mm 2 le long d&#39;une ligne séparée par la distance des sondes. </li><li> Pulvérisation un film d&#39;or ~ 200 nm d&#39;épaisseur en utilisant une unité de pulvérisation d&#39;or de paillasse. 21 </li></ol></li><li> Mesurer les propriétés de transport électrique, à savoir la conductivité électrique et le coefficient Seebeck) de l&#39;échantillon en fonction de la température 22,23. <ol><li> Mesurer la conductivité électrique en utilisant la méthode à quatre bornes. Mesurer le coefficient Seebeck sur le samconfiguration de e en utilisant les mesures de température et de tension par l&#39;intermédiaire des deux thermocouples &quot;sondes&quot; moyennes. Mesurer la distance entre ces deux sondes en utilisant un microscope numérique. Plus de détails sur les mesures de transport électriques peuvent être trouvés ailleurs. 22,23 </li></ol></li><li> Mesurer la concentration de porteurs de Hall en fonction de la température sur l&#39;échantillon 3 mm 8 x 5 x 1 en utilisant un système de mesure des propriétés physiques. 24 </li></ol>

<ol><li>Ohta, S., Nomura, T., Ohta, H., Koumoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-temperature+Carrier+Transport+and+Thermoelectric+Properties+of+Heavily+La-or+Nb-doped+SrTiO3+Single+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">High-temperature Carrier Transport and Thermoelectric Properties of Heavily La-or Nb-doped SrTiO3 Single Crystals.</a> J. Appl. Phys. 97, (2005).</li>
<li>Wang, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+Thermoelectric+Figure+of+Merit+by+Doping+Dy+in+La0.1Sr0.9TiO3+Ceramic%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Res.+Bull%22%5BJournal%5D)">Enhancement of Thermoelectric Figure of Merit by Doping Dy in La0.1Sr0.9TiO3 Ceramic.</a> Mater. Res. Bull. 45, 809-812 (2010).</li>
<li>Bhattacharya, S., Mehdizadeh Dehkordi, A., Alshareef, H. N., Tritt, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis%E2%80%93Property+Relationship+in+Thermoelectric+Sr1%E2%88%92xYbxTiO3%E2%88%92%CE%B4+Ceramics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Synthesis–Property Relationship in Thermoelectric Sr1−xYbxTiO3−δ Ceramics.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 385302(2014).</li>
<li>Wang, Y., Lee, K. H., Ohta, H., Koumoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoelectric+Properties+of+Electron+Doped+SrO%28SrTiO3%29n+%28n%3D1%2C2%29+Ceramics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Thermoelectric Properties of Electron Doped SrO(SrTiO3)n (n=1,2) Ceramics.</a> J. Appl. Phys. 105, 1037011-1037016 (2009).</li>
<li>Wang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+YSZ+Additions+on+Thermoelectric+Properties+of+Nb-Doped+Strontium+Titanate%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electron.+Mater%22%5BJournal%5D)">Effects of YSZ Additions on Thermoelectric Properties of Nb-Doped Strontium Titanate.</a> J. Electron. Mater. 39, 1777-1781 (2010).</li>
<li>Muta, H., Kurosaki, K., Yamanaka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoelectric+Properties+of+Rare+Earth+Doped+SrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Alloys+Compd%22%5BJournal%5D)">Thermoelectric Properties of Rare Earth Doped SrTiO3.</a> J. Alloys Compd. 350, 292-295 (2003).</li>
<li>Shang, P. -P., Zhang, B. -P., Li, J. -F., Ma, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Sintering+Temperature+on+Thermoelectric+Properties+of+La-doped+SrTiO3+Ceramics+Prepared+by+Sol-gel+Process+and+Spark+Plasma+Sintering%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Sciences%22%5BJournal%5D)">Effect of Sintering Temperature on Thermoelectric Properties of La-doped SrTiO3 Ceramics Prepared by Sol-gel Process and Spark Plasma Sintering.</a> Solid State Sciences. 12, 1341-1346 (2010).</li>
<li>Wang, Y., Fan, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sr1-xLaxTiO3+Nanoparticles%3A+Synthesis%2C+Characterization+and+Enhanced+Thermoelectric+Response%5BTitle%5D)+AND+%22Scripta+Materialia%22%5BJournal%5D)">Sr1-xLaxTiO3 Nanoparticles: Synthesis, Characterization and Enhanced Thermoelectric Response.</a> Scripta Materialia. 65, 190-193 (2011).</li>
<li>Kikuchi, A., Okinakab, N., Akiyama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Large+Thermoelectric+Figure+of+Merit+of+La-doped+SrTiO3+Prepared+by+Combustion+Synthesis+with+Post-Spark+Plasma+Sintering%5BTitle%5D)+AND+%22Scripta+Materialia%22%5BJournal%5D)">A Large Thermoelectric Figure of Merit of La-doped SrTiO3 Prepared by Combustion Synthesis with Post-Spark Plasma Sintering.</a> Scripta Materialia. 63, 407-410 (2010).</li>
<li>Obara, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoelectric+Properties+of+Y-Doped+Polycrystalline+SrTiO3.Jpn%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Thermoelectric Properties of Y-Doped Polycrystalline SrTiO3.Jpn.</a> J. Appl. Phys. 43, L540-L542 (2004).</li>
<li>Koumoto, K., Wang, Y., Zhang, R., Kosuga, A., Funahashi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxide+Thermoelectric+Materials%3A+A+Nanostructuring+Approach%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Mater.+Res%22%5BJournal%5D)">Oxide Thermoelectric Materials: A Nanostructuring Approach.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 40, 363-394 (2010).</li>
<li>Mehdizadeh Dehkordi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+Thermoelectric+Power+Factor+in+Pr-Doped+SrTiO3%E2%88%92%CE%B4+Ceramics+via+Grain-Boundary-Induced+Mobility+Enhancement%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Large Thermoelectric Power Factor in Pr-Doped SrTiO3−δ Ceramics via Grain-Boundary-Induced Mobility Enhancement.</a> Chem. Mater. 26, 2478-2485 (2014).</li>
<li>Mehdizadeh Dehkordi, A., Bhattacharya, S., He, J., Alshareef, H. N., Tritt, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significant+Enhancement+in+Thermoelectric+Properties+of+Polycrystalline+Pr-doped+SrTiO3+Ceramics+Originating+from+Nonuniform+distribution+of+Pr+dopants%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Significant Enhancement in Thermoelectric Properties of Polycrystalline Pr-doped SrTiO3 Ceramics Originating from Nonuniform distribution of Pr dopants.</a> Appl. Phys. Lett. 104, 1939021-1939024 (2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Standard+Test+Methods+for+Density+of+Compacted+or+Sintered+Powder+Metallurgy+%28PM%29+Products+Using+Archimedes%E2%80%99+Principle%22">Standard Test Methods for Density of Compacted or Sintered Powder Metallurgy (PM) Products Using Archimedes’ Principle</a>. , ASTM International. West Conshohocken, PA. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.astm.org">http://www.astm.org</a> (2015).</li>
<li>Parker, W. J., Jenkins, R. J., Butler, C. P., Abbott, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flash+Method+of+Determining+Thermal+Diffusivity%2C+Heat+Capacity+and+Thermal+Conductivity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity and Thermal Conductivity.</a> J. Appl. Phys. 32, 1679-1684 (1961).</li>
<li>Cowan, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulse+Method+of+Measuring+Thermal+Diffusivity+at+High+Temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Pulse Method of Measuring Thermal Diffusivity at High Temperatures.</a> J. Appl. Phys. 34, 926-927 (1963).</li>
<li>Mehdizadeh-Dehkordi, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22An+Experimental+Investigation+Towards+Improvement+of+Thermoelectric+Properties+of+Strontium+Titanate+Ceramics%22">An Experimental Investigation Towards Improvement of Thermoelectric Properties of Strontium Titanate Ceramics</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://tigerprints.clemson.edu/all_dissertations/1333">http://tigerprints.clemson.edu/all_dissertations/1333</a> (2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22DSC+Pegasus+404C+Operating+Manual%22">DSC Pegasus 404C Operating Manual</a>. , Netzsch GmbH. Selb, Germany. (1999).</li>
<li>Daw, J. E. Measurement of Specific Heat Capacity Using Differential Scanning Calorimeter. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDaw%2C+JE+%22Report+of+US+Department+of+Energy%22">Report of US Department of Energy</a>. , Idaho National Laboratory. (2008).</li>
<li>Tritt, T. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTritt%2C+TM+%22Thermal+Conductivity%3A+Theory%2C+Properties+and+Applications%22">Thermal Conductivity: Theory, Properties and Applications</a>. , Kluwer Academic. (2004).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22SC7610+Sputter+Coater+Operating+Manual%22">SC7610 Sputter Coater Operating Manual</a>. , Quorum Technologies Ltd. East Sussex, England. Available from: 
	
	 <a target="_blank" href="http://www.quorumtech.com/pdf/productOperatingManuals/SC7610_Operating_Manual.pdf">http://www.quorumtech.com/pdf/productOperatingManuals/SC7610_Operating_Manual.pdf</a> (2002).</li>
<li>Tritt, T. M. Electrical and Thermal Transport Measurement Techniques for Evaluation of the figure-of-Merit of Bulk Thermoelectric Materials. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTritt%2C+TM+%22Thermoelectrics+Handbook%3A+Macro+to+Nano%22">Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano</a>. Rowe, D. M. , CRC Press. Boca Raton. 23-1-23-17 (2006).</li>
<li>Burkov, A. T. Measurements of Resistivity and Thermopower: Principles and Practical Realization. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBurkov%2C+AT+%22Thermoelectrics+Handbook%3A+Macro+to+Nano%22">Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano</a>. Rowe, D. M. , CRC press. Boca Raton. 22-1(2006).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Physical+Property+Measurement+System%3A+AC+Transport+Option+User%E2%80%99s+Manual%22">Physical Property Measurement System: AC Transport Option User’s Manual</a>. , Quantum Design. San Diego, USA. Available from: 
	
	 <a target="_blank" href="http://www.mrl.ucsb.edu/sites/default/files/mrl_docs/instruments/manPPMS.pdf">http://www.mrl.ucsb.edu/sites/default/files/mrl_docs/instruments/manPPMS.pdf</a> (2003).</li>
<li>Ohta, S., Ohta, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Grain+Size+Dependence+of+Thermoelectric+Performance+of+Nb-doped+SrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Polycrystals.+J.+Ceram.+Soc.+Jpn%22%5BJournal%5D)">Grain Size Dependence of Thermoelectric Performance of Nb-doped SrTiO3.</a> Polycrystals. J. Ceram. Soc. Jpn. 114, 102(2006).</li>
<li>Wang, N., He, H., Ba, Y., Wan, C., Koumoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoelectric+Properties+of+Nb-doped+SrTiO3+Ceramics+Enhanced+by+Potassium+Titanate+Nanowires+Addition%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Ceram.+Soc.+Jpn%22%5BJournal%5D)">Thermoelectric Properties of Nb-doped SrTiO3 Ceramics Enhanced by Potassium Titanate Nanowires Addition.</a> J. Ceram. Soc. Jpn. 118, 1098(2010).</li>
<li>Ohta, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+Thermoelectric+Performance+of+Heavily+Nb-doped+SrTiO3+Epitaxial+Film+at+High+Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Large Thermoelectric Performance of Heavily Nb-doped SrTiO3 Epitaxial Film at High Temperature.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 092108(2005).</li>
<li>Kovalevsky, A., Yaremchenko, A., Populoh, S., Weidenkaff, A., Frade, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+Thermoelectric+Performance+in+Strontium+Titanate+by+Praseodymium+Substitution%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Enhancement of Thermoelectric Performance in Strontium Titanate by Praseodymium Substitution.</a> J. Appl. Phys. 113, 053704(2013).</li>
<li>Kovalevsky, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+High+Thermoelectric+Performance+in+Rare-Earth+Substituted+SrTiO3%3A+Effects+Provided+by+Strongly-Reducing+Sintering+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Towards a High Thermoelectric Performance in Rare-Earth Substituted SrTiO3: Effects Provided by Strongly-Reducing Sintering Conditions.</a> Phys. Chem. 16, 26946(2014).</li>
<li>Dawson, J. A., Tanaka, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+Structure+and+Energetics+of+Pr-+and+La-Doped+SrTiO3+Grain+Boundaries+and+the+Influence+on+Core%E2%80%93Shell+Structure+Formation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Local Structure and Energetics of Pr- and La-Doped SrTiO3 Grain Boundaries and the Influence on Core–Shell Structure Formation.</a> J. Phys. Chem. C. 118, 25765-25778 (2014).</li>
<li>Mehdizadeh Dehkordi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+Insights+on+the+Synthesis+and+Electronic+Transport+in+Bulk+Polycrystalline+Pr-doped+SrTiO3%E2%88%92%CE%B4%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">New Insights on the Synthesis and Electronic Transport in Bulk Polycrystalline Pr-doped SrTiO3−δ.</a> Appl. Phys. Lett. 117, 055102(2015).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Dans ce protocole, nous avons présenté les étapes de la stratégie de synthèse afin de préparer avec succès polycristallins vrac Pr dopé SrTiO 3 céramiques présentant de meilleures propriétés électroniques et thermoélectriques. Les principales étapes du protocole comprennent (i) la synthèse à l&#39;état solide de l&#39;dopé SrTiO3 poudre dans l&#39;air sous pression atmosphérique et (ii) en tirant parti des capacités de la technique de frittage flash pour densifier la poudre préparée en haut la dens...

thermoélectrique d&#39;oxyde ont été présentés comme des candidats prometteurs pour des applications thermoélectriques à haute température, de stabilité et de coûts perspectives à propriétés de transport électronique. Parmi les thermoélectrique d&#39;oxyde de type n, le titanate de strontium fortement dopé (STO) a attiré beaucoup d&#39;attention en raison de ses propriétés électroniques intrigantes. Cependant, une grande conductivité thermique totale (κ ~ 12 W m -1 K -1 à 300 K pour monocristaux) 1 et une faible mobilité de porteuse (μ ~ 6 cm 2 V -1 s -1 à 300 K pour monocristaux) 1 nuire à l&#39;exercice thermoélectrique qui est évaluée par un chiffre sans dimension du mérite, ZT = α 2 σT / κ, où α est le coefficient Seebeck, σ la conductivité électrique, T la température absolue en Kelvin, et κ la conductivité thermique totale. On définit ici le numérateur que le facteur de puissance, PF = α 263; T. Pour ce matériau thermoélectrique d&#39;oxyde de rivaliser avec d&#39;autres thermoélectrique à haute température (tels que des alliages SiGe), une augmentation plus prononcée dans le facteur et / ou une diminution de la conductivité thermique réseau électrique sont obligatoires. La majorité des études expérimentales en vue d&#39;améliorer les propriétés thermoélectriques de STO ont principalement porté sur la réduction de la conductivité thermique à travers souche-champ et de la diffusion des phonons de fluctuation de masse. Ces tentatives comprennent: (i) simple ou double dopage de la Sr 2+ et / ou Ti 4+ sites, les principaux efforts par rapport à cette direction, 2,3 (ii) Synthèse de super-réseau naturel structures Ruddlesden-Popper afin de réduire davantage la conductivité thermique à travers les couches de sro, 4 et (iii) l&#39;ingénierie composite isolant par addition d&#39;une deuxième phase de taille nanométrique. 5 Toutefois, jusqu&#39;à tout récemment, aucune stratégie de mise en valeur a été signalé à substantially augmenter le facteur de puissance thermoélectrique en ces oxydes. Les valeurs rapportées facteur de puissance maximale (PF) en simple en vrac et de la STO poly-cristallin ont été confinés à une limite supérieure de PF &lt;1,0 W m -1 K -1. Une variété d&#39;approches de synthèse et des techniques de traitement ont été utilisées pour mettre en œuvre les idées tentatives ci-dessus. Les voies de synthèse de poudre comprennent la réaction à l&#39;état solide conventionnelle, 6 sol-gel, 7 hydrothermale, 8 et de la combustion de synthèse, 9 alors frittage conventionnel, 6 pressage à chaud 10 et récemment frittage flash 12 sont parmi les techniques courantes utilisées pour densifier les poudres dans la céramique en vrac. Cependant, pour un dopant similaire (par exemple, La) et la concentration de dopage, la céramique en vrac résultantes présentent une gamme de propriétés de transport électronique et thermique. Cela est en grande en raison de la défectuosité de la chimie fortement processus dépendant de SrTiO &lt;sub&gt; 3 qui en résulte des propriétés de synthèse dépendante. Il ya seulement une poignée de rapports en optimisant les paramètres de synthèse et de traitement au profit des transports thermoélectrique. Il est à noter qu&#39;en raison de la très petite phonon libre parcours moyen dans SrTiO 3 (l ph ~ 2 nm à 300 K), 11 nanostructuration est pas une option viable pour l&#39;amélioration de la performance TE de la céramique en vrac de la STO principalement grâce à la réduction la conductivité thermique de treillis. Récemment, nous avons rapporté plus de 30% d&#39;amélioration dans la figure thermoélectrique de mérite non-uniformément Pr dopées SrTiO 3 céramiques provenant d&#39;un facteur de puissance thermoélectrique simultanément améliorée et réduit la conductivité thermique. 12,13 Dans ce protocole vidéo détaillée, nous présentons et discuter des étapes de notre stratégie de synthèse pour la préparation de ces Pr dopé céramiques STO présentant de meilleures propriétés électroniques et thermoélectriques.

<table><tbody><tr><td>SrCO3 Poudre, 99,9 %</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>472018</td><td></td></tr><tr><td>TiO2 Nanopoudre, 99,5 %</td><td>Sigma Aldrich</td><td>718467</td><td></td></tr><tr><td>Pr2O3 Morceaux frittés, 99,9 %</td><td>Alfa Aesar</td><td>35663&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Frittage par plasma d’étincelle&nbsp ;</td><td>Dr. Sinter Lab</td><td>SPS-515S</td><td></td></tr><tr><td>Système de mesure de résistivité/coefficient Seebeck</td><td>Ulvac-Riko</td><td>ZEM-2</td><td></td></tr><tr><td>Système de mesure de la diffusivité thermique par flash laser</td><td>Netzsch</td><td>LFA-457 Système</td> de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) Microflash <td></td></tr><tr><td></td><td>Netzsch</td><td>404C Système</td> de mesure des propriétés physiques (PPMS) PegasusConception <td></td></tr><tr><td></td><td>quantique</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscope électronique à balayage par émission de champ (FE-SEM)</td><td>Hitachi</td><td>SU-6600</td><td></td></tr><tr><td>Spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie (EDS)</td><td></td>Diffractomètre à rayons X Oxford Instruments <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Rigaku</td><td>Ultima IV</td><td></td></tr><tr><td>Bench-top Sputter Coater</td><td>Denton</td><td>Vacuum Desk II</td><td></td></tr><tr><td>Diamond&nbsp ; Scie à bois</td><td>South Bay Technology</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

synthèse de srtio non uniformément dopé pr<sub&gt; 3</sub&gt; céramique et leurs propriétés thermoélectriques

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

Nous démontrons une nouvelle stratégie de synthèse pour la préparation de céramiques SrTiO3 dopées au Pr via une combinaison de techniques de réaction à l’état solide et de frittage par plasma étincelant. Des céramiques polycristallines possédant une morphologie unique peuvent être obtenues en optimisant les paramètres du processus, en particulier la vitesse de chauffage par frittage de plasma d’étincelle. La phase et la morphologie des céramiques synthétisées ont été étudiées en détail à l’aide de la diffraction des rayons X, de la microcopie électronique à balayage et de la spectroscopie des rayons X à dispersion d’énergie. Il a été observé que les grains de ces céramiques SrTiO3 dopées au Pr étaient rehaussés de joints de grains riches en Pr. Les propriétés de transport électronique et thermique ont également été étudiées en fonction de la température et de la concentration de dopage. Il s’est avéré qu’une telle microstructure donnait lieu à des propriétés thermoélectriques améliorées. Plus précisément, il a entraîné une amélioration significative de la mobilité des porteurs et du facteur de puissance thermoélectrique. En même temps, il a également conduit à une réduction marquée de la conductivité thermique. En conséquence, une amélioration significative (> 30 %) du facteur de mérite thermoélectrique a été obtenue pour l’ensemble de la plage de température par rapport à toutes les valeurs maximales précédemment rapportées pour les céramiques à base de SrTiO3. Cette synthèse démontre les étapes de préparation de céramiques polycristallines en vrac de SrTiO3 non uniformément dopé au Pr.

Diffractions aux rayons X modèles ont été recueillies pour les poudres préparées et les céramiques en vrac correspondant en fonction du Pr-contenu (Figure 1) afin d&#39;étudier l&#39;effet du Pr-dopage sur le SrTiO 3 treillis, solubilité du Pr en SrTiO 3 et la formation de phase (s) secondaire. Les modèles confirment la formation de SrTiO 3 phases dans toutes les poudres préparées où les réflexions peuvent être indexés sur un réseau cubique avec groupe d&#39;espace <stro...

Un protocole pour la synthèse et le traitement de céramiques polycristallines SrTiO3 dopées de manière non uniforme avec du Pr est présenté ainsi que l’étude de leurs propriétés thermoélectriques.

Synthèse de SrTiO non uniformément dopé Pr<sub&gt; 3</sub&gt; Céramique et leurs propriétés thermoélectriques

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma ...

L'objectif général de cette procédure est de synthétiser des céramiques de titanate de strontium dopées de manière non uniforme au PIO dium, présentant des propriétés thermoélectriques améliorées. Cette synthèse est réalisée en deux étapes : premièrement, la préparation de la poudre de titanate de strontium dopée au PIO dium par une réaction à l'état solide à haute température, incluant une série de broyages et mélanges intermédiaires ; deuxièmement, la densification de la poudre préparée en disques céramiques massifs à l'aide d'une technique de frittage rapide par plasma d'étincelle.La dernière étape consiste à effectuer les mesures des propriétés de transport thermique et électronique en fonction de la température sur les céramiques centrées. En fin de compte, ces mesures de transport électronique et thermique permettent de montrer les améliorations du facteur de puissance thermoélectrique et du facteur de mérite. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que la réaction avec centrage conventionnel et la compression isostatique à chaud, est qu'une amélioration significative de la mobilité des porteurs et du facteur de puissance thermoélectrique peut être obtenue grâce à l'ingénierie des joints de grains, en exploitant la capacité de taux de chauffage élevé des techniques de frittage par plasma étincelle.Cette méthode permet de répondre à des questions dans le domaine des oxydes thermoélectriques et celui des céramiques électro-céramiques, telles que le potentiel du titanate de strontium pour des applications de génération de puissance électrique à haute température, ainsi que la modification des propriétés électroniques de cet oxyde. Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur les propriétés thermoélectriques du STR titan, elle peut également être appliquée à d'autres systèmes, comme les céramiques électro-céramiques pour des applications à partir d'oxydes solides.Commencez par les cellules, cel conduit l'électricité, commencez par peser des quantités stœchiométriques précises de poudre de carbonate de strontium, d'oxyde de titane, de poudre nano, et de morceaux grossiers d'oxyde de sodium. Réduisez les morceaux grossiers d'oxyde de sodium en particules à l'aide d'un mortier et d'un pilon en agate. Ajoutez la poudre de carbonate de strontium et la poudre nano d'oxyde de titane au mortier, puis continuez à broyer et mélanger jusqu'à l'obtention d'une poudre homogène sur le plan visuel.Ensuite, introduisez la poudre broyée dans un bocal en verre et mélangez. Utilisez un turbulateur pendant 30 minutes pour homogénéiser le mélange. Idéalement, un turbulateur est le meilleur choix, mais si nécessaire, vous pouvez agiter manuellement le bocal pendant quelques minutes.Lorsque l'opération est terminée, charger la poudre mixte obtenue dans un moule en acier inoxydable soigneusement nettoyé et poli, puis l'insérer entre deux poussoirs en acier inoxydable. Ensuite, comprimer la poudre à froid à l'aide d'une presse sous une charge d'environ une tonne métrique. Une fois la compression terminée, placer le comprimé verticalement dans une nacelle Illumina remplie de poudre de titanate de strontium huit, achetée commercialement, servant de barrière entre la nacelle Illumina et le comprimé obtenu par pressage à froid. Placer la nacelle dans un four tubulaire, chauffer jusqu'à 1300 degrés Celsius en trois heures, puis maintenir cette température pendant 15 heures.Après avoir laissé refroidir le comprimé à température ambiante à l'intérieur du four, broyer celui-ci à l'aide d'un mortier et d'un pilon en agate, puis charger la poudre obtenue dans un bocal en verre pour un mélange ultérieur. À l'aide du turbulateur, une fois la poudre homogénéisée, la charger dans la matrice en acier inoxydable et comprimer à froid sous une charge d'environ trois tonnes métriques. Après chauffage à 1400 degrés Celsius dans le four tubulaire, broyer le comprimé à l'aide du mortier et du pilon en agate.Ensuite, répétez les deux étapes précédentes une fois de plus afin que la réaction à l'état solide s'achève complètement. À ce stade, préparez des morceaux circulaires de graphoil afin de recouvrir les interfaces supérieure et inférieure du mélange de poudre et des poussoirs en graphite placés en sandwich dans le creuset en graphite. Préparez également un autre morceau de graphoil de forme rectangulaire pour recouvrir la paroi interne du creuset en graphite.Chargez 1,6 gramme de la poudre ainsi préparée dans un moule en graphite de 12,7 millimètres de diamètre intérieur et placez la poudre entre deux poussoirs en graphite de même taille. Après avoir comprimé à froid la poudre, enroulez une bande de feutre en graphite autour du moule pour assurer l'isolation et fixez-la avec du fil en graphite. Placez le moule en graphite chargé ainsi que les poussoirs dans la chambre de centrage par plasma d'étincelage, ou chambre SPS.Déplacez la platine jusqu'à la position finale. Ensuite, faites la mise au point et alignez le cercle cible du poromètre sur le trou de lecture de la température du colorant. Fermez la chambre et appliquez une charge de 7,7 kilonewtons sur l'échantillon.Faites le vide et purgez la chambre avec de l'argon trois fois, puis laissez la chambre sous vide dynamique de six pascals. Ensuite, augmentez la température en augmentant manuellement le courant. Une fois que la température a été maintenue à 1500 degrés Celsius pendant cinq minutes, coupez le courant et relâchez rapidement la charge de 7,7 kilo Newtons afin d'éviter que l'échantillon ne se fissure pendant le refroidissement.Après avoir laissé l'échantillon refroidir à température ambiante à l'intérieur de la chambre, le polir à l'aide d'un papier abrasif de grain 400 sur 0,3 à 0,5 millimètre de chaque côté afin d'assurer l'élimination complète de l'huile graphitée. Ensuite, nettoyer l'échantillon à l'acétone. Déterminer la densité du disque céramique par la méthode d'Archimède en mesurant la masse de l'échantillon.Ensuite, mesurez la masse de l'échantillon immergé dans l'eau à l'aide d'un système de mesure de densité stabilisé, puis calculez la densité d'Archimède à l'aide de l'équation suivante. Après avoir mesuré l'épaisseur de l'échantillon à l'aide d'un micromètre numérique, mesurez la diffusivité thermique de l'échantillon par la technique transitoire au flash laser sous un débit d'argon de 75 millilitres par minute. Calculez la diffusivité thermique à l'aide du logiciel d'interface du flash laser à partir de l'épaisseur de l'échantillon et du profil de temps d'élévation de température, en utilisant l'équation de Parker.Après cela, découpez le comprimé en disque à l’aide d’une scie à diamant en barreaux rectangulaires pour les mesures de conductivité électrique et du coefficient Seebeck. Préparez un disque carré pour la chaleur spécifique à haute température et un petit morceau rectangulaire mince. Pour les mesures de Hall, mesurez la chaleur spécifique de l’échantillon sur la pièce carrée plate et polie miroir à l’aide d’une calorimétrie différentielle à balayage sous flux d’argon.Ensuite, calculez la conductivité thermique à haute température de l'échantillon à partir des valeurs mesurées de la diffusivité thermique, de la chaleur spécifique et de la densité en utilisant l'équation suivante. Plaquette en or Vision. Les points de contact des sondes sont placés sur un morceau cubique de deux par deux par 10 millimètres cubes découpé dans l'échantillon afin d'atténuer les problèmes de résistance de contact, après avoir déposé par pulvérisation cathodique une couche d'or d'environ 200 nanomètres d'épaisseur à l'aide d'une unité de pulvérisation d'or de banc.Lorsque l'opération est terminée, mesurez la distance entre ces deux sondes à l'aide d'un microscope numérique pour les mesures électriques. Ensuite, mesurez la conductivité électrique selon la méthode à quatre bornes, tout en mesurant simultanément le coefficient C de CBE sur le même dispositif, en utilisant les mesures de température et de tension via les deux sondes thermocouples centrales. Enfin, mesurez la concentration des porteurs de Hall en fonction de la température sur un échantillon de huit par cinq par un millimètre cube à l'aide d'un système de mesure des propriétés physiques.Figures de diffraction des rayons X. Confirmez la formation de la phase de titanate de strontium dans toutes les poudres où les réflexions peuvent être indexées selon un réseau cubique. Avec le groupe d'espace PM trois bar M, des réflexions faibles ont été observées, correspondant à l'oxyde de prédiom intermédiaire. En optimisant la vitesse de chauffage du SPS, les réflexions de la phase secondaire disparaissent.La conductivité électrique peut être augmentée grâce à l'optimisation de la vitesse de chauffage, ce qui est attribué à une amélioration de la mobilité des porteurs de charge. Des valeurs similaires du coefficient CEC et de la concentration de porteurs ont été obtenues pour des échantillons densifiés à des vitesses de chauffage différentes. Les micrographies électroniques par balayage montrent que la phase secondaire riche en PIO dium peut partiellement doper la région des joints de grains.Pendant le processus SPS. En optimisant la vitesse de chauffage, la région des joints de grains peut être entièrement dopée et une amélioration de la mobilité des porteurs est observée. Tous les échantillons présentent un comportement semi-conducteur dégénéré en ce qui concerne la conductivité électrique, ainsi qu'une thermopuissance de type diffusif correspondante.Un facteur de puissance thermoélectrique élevé, supérieur à un, a été observé sur une large plage de température, atteignant un maximum de 1,3. Une réduction monotone de la conductivité thermique a été observée avec une augmentation du praseodyme, entraînant une amélioration de plus de 30 % du facteur de mérite thermoélectrique sans dimension sur toute la plage de température. Des valeurs maximales supérieures à celles précédemment rapportées ont été obtenues grâce à l'augmentation du facteur de puissance thermoélectrique et à la réduction de la conductivité.Une fois maîtrisées l'étincelage et la mise en centre de masse du STR sim titan dopé, l'opération peut être réalisée en environ 10 minutes, suivies d'environ une heure de refroidissement. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la synthèse du presidium dopé à l'ast Tanium Titan dans des céramiques en utilisant la réaction salsa et la technique rapide d'hyperpression par plasma d'étincelage.

synthesis-non-uniformly-pr-doped-srtio3-ceramics-their-thermoelectric

Research

Recherche

JoVE Journal

Chemistry

Chimie

Une technique viable pour la formation de bicristaux de titanate de strontium à haute pression et à vitesse de chauffage rapide via l’appareil de frittage par plasma d’étincelle est développée.

Spark Plasma Sintering appareil utilisé pour la formation de titanate de strontium bicristaux

Nous fabriquons métal/LaAlO3/SrTiO3 hétérostructures en utilisant une combinaison de laser pulsé dépôts et in situ pulvérisation magnétron. Par l’intermédiaire de magnétotransport et in situ expériences de spectroscopie photoélectronique des rayons x, nous étudions l’interaction entre des phénomènes électrostatiques et chimiques du gaz bidimensionnels d’électrons quasi formée dans ce système.

Croissance et propriétés électrostatiques et chimiques du métal/LaAlO3/SrTiO3 hétérostructures

Nous présentons ici un protocole pour la synthèse de film mince de baryum poreux titanate (BaTiO3) par une méthode assistée par surfactant sol-gel, dans lequel amphipathic auto-assemblés surfactant micelles sont utilisés comme une matrice organique.

Synthèse chimique de Titanate de baryum poreux minces et stabilisation thermique de la Phase ferroélectrique par souche induite par la porosité

Ici, nous présentons un protocole pour faire croître la LSMO nanoparticules et (Gd) BCO films (001) SrTiO3 (STO) substrats monocristallins par radio fréquence (RF)-bredouillement.

Radio fréquence Magnetron Sputtering GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 quasi bicouche Films sur substrats monocristallins de SrTiO3 (STO)

Les matériaux oxydés présentent de nombreuses propriétés exotiques qui peuvent être contrôlées en réglant la teneur en oxygène. Ici, nous démontrons l’ajustement de la teneur en oxygène dans les oxydes en faisant varier les paramètres de dépôt laser pulsé et en effectuant un post-recuit. À titre d’exemple, les propriétés électroniques des hétérostructures à base de SrTiO3 sont ajustées par des modifications de croissance et un recuit.

Réglage des propriétés de l’oxyde par contrôle de la vacance d’oxygène pendant la croissance et le recuit

Nous présentons ici un protocole pour synthétiser deux types de cristaux UTe2 : ceux présentant une supraconductivité robuste, via la synthèse chimique par transport de vapeur, et ceux dépourvus de supraconductivité, via la synthèse de flux métallique fondu.

Comparaison de deux méthodes de synthèse différentes de monocristaux de ditellurure d’uranium supraconducteur

Le manuscrit décrit un protocole de pulvérisation magnétron par radiofréquence de films minces thermoélectriques Bi2Te3 et Sb2Te3 sur des substrats de verre, ce qui représente une méthode de dépôt fiable qui offre un large éventail d’applications avec un potentiel de développement ultérieur.

Fabrication de couches minces thermoélectriques Bi2Te3 et Sb2Te3 à l’aide de la technique de pulvérisation cathodique magnétron par radiofréquence

Les nanocomposites CdSe-SnSe sont produits en consolidant des particules de SnSe conçues en surface. Une synthèse aqueuse simple est utilisée pour produire des particules de SnSe. Le revêtement des particules de SnSe avec des complexes moléculaires CdSe permet de contrôler la taille des grains et d’augmenter le nombre de défauts présents dans le nanocomposite, abaissant ainsi la conductivité thermique.

CdSe-SnSe polycristallin, traité en solution, conçu en surface, présentant une faible conductivité thermique

Ici, nous présentons un protocole pour synthétiser deux chalcogénures métalliques (Cu1,8S et SnSe) adaptés à la thermoélectricité via une synthèse mécanochimique ultrarapide (deuxième gamme), sans solvant et en une étape à l’aide de précurseurs élémentaires. En même temps, nous démontrons la surveillance de la température dans le bocal pendant le broyage planétaire à billes in situ par le dispositif nouvellement développé.

Démonstration de la simplicité et de la surveillance de la température in situ de la synthèse mécanochimique de chalcogénures métalliques adaptés à la thermoélectricité

Un protocole de co-sputtering par radiofréquence a été développé pour fabriquerdes films minces de Bi2Te 3 dopés au manganèse et évaluer comment l’apport de manganèse influence les propriétés structurelles et de transport thermoélectrique. Une incorporation modérée de manganèse a amélioré l’uniformité du film et le comportement de transport lié au facteur de puissance, tandis qu’un apport plus élevé de manganèse a augmenté le désordre structurel et la résistivité.

Amélioration des propriétés thermoélectriques des films minces Bi2Te3 par le co-sputtering au manganèse

Découvrez la synthèse de céramiques SrTiO₃ dopées au praséodyme par réaction à l'état solide et frittage SPS. Cette méthode améliore la mobilité des porteurs et les propriétés thermoélectriques.

Synthèse de SrTiO non uniformément dopé Pr

Explorer plus de vidéos