Name: 불균일 PR-도핑 된 SrTiO3의 합성 3 도자기와 그 열전 특성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 7 s
Description: 학습하세요 고온 고상반응과 SPS를 이용한 불균일 Pr-도핑 SrTiO₃ 세라믹 합성법입니다. 이 방법은 캐리어 이동도와 열전 성능을 크게 향상시켜 고온 열전 발전 소재 개발에 활용됩니다.

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저자는 KAUST의 경쟁력 있는 FIC(Faculty-Initiated Collaboration) 보조금에 감사를 표하고자 합니다.

PR-도핑 된 SrTiO3 3 분말 1. 준비 <ol><li> SrCO 3 분말 (7.53407 G), 이산화 티탄 나노 분말 (4.28983 G), 및 PR의 이론 양, 산화 티타늄 3 잠 0.05 0.95 시니어 분말 10g을 준비 무게를하기 위해 2 O 반응 다음의 3 소결 덩어리 (0.44299 G) X = 0.05에 대한 : </li></ol><img alt="식 (1)" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/52869/52869eq1.JPG" width="550" /><ol start="2"><li> 마노 박격포와 유 봉을 사용하여 미세 입자의 무게 잠 2 O 3 소결 덩어리를 갈기. </li><li> 잠 2 O 3에 무게 SrCO 3 분말과 이산화 티탄 나노 분말을 추가하고 연마 및 시각적으로 균일 한 분말을 얻을 때까지 마노 박격포와 유 봉을 사용하여 혼합 계속합니다. </li><li> 유리 항아리로 분쇄 물을 넣고 30 분 째 균질화하는 난류 혼합을 사​​용전자 혼합물. </li><li> 꼼꼼하게 청소 및 광택 스테인레스 스틸 다이 (직경 1 인치)로 생성 된 혼합 분말을 넣고 두 개의 스테인레스 스틸 플런저 사이를 샌드위치. </li><li> 콜드 프레스 약 1 메트릭 톤의 하중 프레스를 사용하여 분말. </li><li> 중공 스테인리스 스틸 실린더에 다이를 배치하고 가압로드를 사용하여 상부로부터 플런저 펠렛을 누름으로써 초기 가압 펠릿을 꺼내고. 다이로부터 냉간 펠릿 (성형체)의 토출 후, 부드럽게 스카치 테이프의 작은 조각으로 펠릿을 피복 테이프를 리핑하여 얇은 층을 제거하여 펠릿의 외주 표면상의 오염을 청소. </li><li> 알루미나 보트와 추위를 눌러 펠렛 사이의 장벽으로 상업적으로 구입 SrTiO3를 분말로 가득 알루미나 보트에 수직으로 펠렛을 놓습니다. </li><li> , 튜브로에서 보트를 놓고 3 시간에 1,300 ° C까지 가열 (15)이 온도에서 보관시간. 소성이 끝나면 펠릿 보일러 내부에서 실온까지 냉각시킵니다. 이 단계 후, &quot;소성 과정&quot;이라 칭한다. </li><li> 마노 박격포와 유 봉을 사용하여 펠렛을 갈기 더욱 난류를 사용하여 혼합 유리 항아리에 생성 된 분말을로드합니다. </li><li> 부하의 약 3 톤에서 누른 스테인레스 스틸 다이 및 감기에 가루를 넣습니다. </li><li> 3 시간에 1,400 ° C에서 단계를 1.9 한 번 더 반복하고 20 시간 동안이 온도에서 보관하십시오. </li><li> 마노 박격포와 유 봉을 사용하여 펠렛을 갈기. </li><li> 반복 고체 상태 반응이 완성에 도달하기위한 1.11, 1.12, 1.13을 한 번 더 반복합니다. </li></ol> 대량 다결정 PR-도핑 된 SrTiO3 3 세라믹 2. 준비 <ol><li> (2 mm 두께와 직경 12.7 mm의 디스크)으로 제조 된 분말 1.6 g의 무게. </li><li> 상하 INTE 다루 graphoil 원형 조각을 준비흑연 다이에 끼워 분말과 흑연 플런저 rface. 또한, 흑연 몰드의 내벽을 덮도록 다른 직사각형 graphoil 조각을 준비한다. </li><li> 흑연 다이 도입부로서 준비된 분말 (내경 12.7 mm)을로드하고 동일한 크기의 두 개의 플런저 사이 흑연 분말 샌드위치. 흑연 다이의 길이의 중간에 2 mm의 구멍을 드릴과 다이의 외면 온도 판독에 대한 내부 표면의 약 2mm이다. 참고 : 다이 외부에 남아있는 흑연 플런저의 길이를 조정하고 구멍이 정확한 온도 독서를 얻기 위해 배치 된 샌드위치 분말 실린더의 중심에 위치. 흑연 플런저의 얼굴은 심하게 조각의 가공 중에 평준화 될 필요가있다. 모든 어긋남은 스파크 플라즈마 소결시 소결 펠릿의 균열이 발생할 수 있습니다. </li><li> 콜드 프레스 스파크에 장착하기 전에 프레스를 사용하여 분말 부드럽게 (부하 &lt;200kg)챔버 내부의 플라즈마 소결 판. 흑연 플런저 손상을 방지하기 위해 상단과 하단 플런저 및 언론 단계 사이의 평면 광택 스테인레스 스틸지지 플레이트를 사용합니다. </li><li> 흑연 조각 절연의 다이 주위 느꼈다 랩과 흑연 원사로 고정합니다. 온도 판독 홀이 다이 상에 배치 된 펠트의 직사각형 조각을 절단하여 흑연 펠트에 창을 고안. </li><li> 방전 플라즈마 소결 챔버로드 흑연 몰드 플런저를 놓는다. 최종 위치로 무대를 이동합니다. </li><li> 초점 및 다이의 온도 판독 홀 고온계 목표 원을 정렬. 고온계의 방사율 설정이 흑연에 대해 설정되어 있는지 확인합니다. </li><li> 챔버를 닫고 샘플에 7.7 KN 하중 (약 60 MPa의)를 넣습니다. 진공 및 아르곤으로 3 회 퍼지 챔버 6 파의 동적 진공하에 챔버를 떠난다. </li><li> 수동 전류 (또는 증가를 이용하여 온도를 상승프로그램). 250 분 -1 사용 (에 대응을 약 300 ~ 400 ° C의 분 -1) 최적화 된 샘플. 이 방전 플라즈마 소결 공정의 가장 중요한 단계이다. </li><li> 수동 전류를 조정 또는 프로그램을 사용하여 5 분 동안 1500 ° C의 온도에서 유지. 5 분간 보유 기간이 종료되면, 냉각 중에 시료 분해 피하기 위해 7.7 KN 부하를 신속하게 방출 전류를 차단하고. 챔버 내부 RT에 샘플 멋진하자. </li><li> 부드럽게 감기 프레스를 사용하여 다이 흑연에서 대량 펠렛을 놓습니다. 이는 중공 스틸 실린더에 흑연 다이를 배치하고 펠렛 위에서로드를 밀어 스틸을 사용 흑연 플런저를 토출함으로써 행해진 다. </li><li> 날카로운 면도날을 이용하여 펠릿 리면뿐만 아니라 내주면에 graphoil 제거. </li><li> 보증하기 위해 각각의 측면에서 거친 사포 실망 0.3~0.5 mm 대 (400 눈금)를 사용하여 샘​​플을 폴란드어graphoil의 완전한 제거. 아세톤 샘플을 청소합니다. </li></ol> 대량 도자기 3. 전자의 특성 및 열전달 특성 <ol><li> 아르키메데스 법을 이용하여, 세라믹 디스크, ρ의 밀도를 결정한다. </li><li> 시료의 중량을 측정하여 W 건조한 다음, 물에 잠긴 시료의 중량 W 안정화 밀도 측정 시스템에 젖은로부터 아르키메데스 밀도를 계산할 </li></ol><img alt="식 (2)" fo:content-width="2.1in" src="/files/ftp_upload/52869/52869eq2.JPG" width="260" /> ρ 물 측정 온도에서 물의 밀도이다. (14) (예 1, g cm -3 300 K에서와 동일) <ol start="2"><li> 아르곤의 75 mL의 분 -1 흐름 하에서 과도 레이저 플래시 기법을 이용하여, 시료 (D)의 열 확산율 측정. 두께를 측정샘플, L의, 정확하게 먼저 디지털 마이크로 미터를 사용하여. 참고 : 다른 크기와 모양 (예를 들어, 원형 디스크 직경 또는 정사각형 10 × 10mm 2 개의 디스크에 12.7 ㎜)와 두께의 병렬 얼굴의 샘플을 쉽게 측정 할 수 MM 0.5 내지 5. <ol><li> 레이저 플래시 열확산 기법에서, 단편 (~ 1 밀리 초)의 레이저 펄스에 의해 시료의 한쪽면을 조사하고 적외선 검출기에 의해 대향면에 온도 상승을 기록한다. 그런 다음 시료의 두께와 후드 (15) 방정식을 이용하여 온도 상승 시간 프로필에서 레이저 플래시 인터페이스 소프트웨어에 의해 열 확산율을 계산할 </li></ol></li></ol><img alt="식 (3)" fo:content-width="1.9in" src="/files/ftp_upload/52869/52869eq3.JPG" width="220" /> 여기서, L은 디스크 및 t의 1/2의 두께는 다른 (S)의 최대 온도 상승의 절반 시간이다샘플의 IDE. 주 : 파커 모델 (15)은 단열 샘플과, 다른 모델은 열 손실, 유한 펄스 지속 기간, 불균일 펄스 가열 및 비균질로서 측정 각종 손실을 고려 년 동안 제안되어 순간 펄스 가열 이상적인 조건을 가정 구조. 우리는 가장 진보 된 방법 중 하나 인 펄스 보정 코완 모델 (16)을 사용했다. 이 IR 검출기에 의해 관측 된 신호를 정면으로부터 전달 된 열 에너지의 양을 최대화하고 최대화하기 위해, 샘플 표면이 고도로 방출되어야한다는 점에 유의해야한다. 일반적으로이 샘플 표면에 흑연의 얇은 코팅의 적용을 필요로한다. 열 확산율의 측정에서 2 % -5 %의 불확실성 차원의 결정에서 발생하는, 존재한다. (17) <ol start="3"><li> 직사각형 막대 형태로 다이아몬드 톱을 사용하여 디스크 펠렛을 잘라 2 × 2 ×3 mm, 전기 전도도와 제벡 계수의 측정뿐만 아니라, 사각형 디스크, 4 고온 비열 및 얇은 직사각형 조각에 대한 X 4 X 1.5 mm 3, 홀 측정을위한 8 × 5 × 1mm 3. </li><li> 평탄하고 경면 정사각형 조각 샘플의 비열, C의 P를 측정 (4 × 4 × 1.5 mm 3) 아르곤 기류 하에서, 시차 주사 열량계 (DSC)를 사용. 18 <ol><li> 정확한 냉각 속도로, 샘플을 500 ° C로 20 K 분 -1 가열 속도까지 이어 열적 평형에 도달 할 수 있도록 10 분 동안 등온 유지를 위해 40 ° C 5 K 분 -1까지의 가열 속도를 사용 이는 하였다. 아르곤 기류 하에서 측정을 수행한다 (50 ㎖ 분 -1 제안된다). </li></ol></li></ol> 인해, 분석에 사용되는 방법의 감도에 대한 열 용량을 결정하기 위해 3 회 측정을 실시 참고<html> 공지 C의 P와 (사파이어와 같은) 표준 재료의 비열 (2) 측정 시료의 비열 (3) 측정, (1)베이스 라인 측정이 배경을 감산하도록 포함된다. 샘플 평면 거울 연마 (알과 함께이 작품에 사용 된 2 O 3 도가니 백금 / Rh를 팬) 측정 도가니의 바닥 이상적인 접촉을하기 위해 있는지 확인합니다. DSC 스테이지의 정확한 구조에 대한 자세한 내용은, DSC에 외 기술 및 시료를 측정하기위한 정확한 명령들의 비교는 다양한 출처에서 찾아 볼 수있다. (19) <ol start="5"><li> 20을 사용 ρ, 열확산, D, 비열, C P 및 밀도의 측정 값으로부터 시료의 고온 열전도, κ을 계산 </li></ol>/52869/52869eq4.JPG &quot;폭 =&quot;200 &quot;/&gt; <ol start="6"><li> 금 접시 샘플로부터 절단 2 × 2 × 10mm 세 조각에 프로브 접점 (4 콘택트)은 접촉 저항의 문제를 완화하기 위하여. <ol><li> 단, 원하는 접촉 면적에 금 스퍼터링하기 위해, 2 × 2 × 10mm 3 샘플 주위 스카치 테이프 스텐실로 사용할 랩. 2 얼굴이 취소 덮인 2 × 2mm를 남겨주세요. 면도날을 사용하여, 프로브의 거리에 의해 분리 된 라인을 따라 2 × 10mm이면의 중앙에 구멍이 매우 작은 (직경 약 1mm)를 잘라. </li><li> 벤치 탑 금 스퍼터링 장치를 이용하여 ~ 200 nm 두께의 금 막을 스퍼터. 21 </li></ol></li><li> 22,23 온도의 함수로서 샘플의 전기 수송 특성, 즉 전기 전도도와 제벡 계수)을 측정한다. <ol><li> 4 단자 법을 이용하여 전기 전도도를 측정한다. SAM의 지벡 계수를 측정두 개의 중간 열전대 &quot;프로브&quot;를 통해 온도 및 전압의 측정을 사용하여 전자 설정. 디지탈 현미경을 사용하여 이러한 두 프로브들 사이의 거리를 측정한다. 전기 전송 측정에 대한 자세한 내용은 다른 곳에서 찾을 수있다. (22, 23) </li></ol></li><li> 물성 측정 시스템을 사용하여 5 × 8 × 1mm 3 샘플 온도의 함수로서 홀 캐리어 농도를 측정한다. (24) </li></ol>

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<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>

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이 프로토콜에서, 우리는 성공적으로 향상된 전자 및 열전 특성을 나타내는 벌크 다결정 PR-도핑 된 SrTiO3를 세라믹을 제조하기 위해 합성 전략의 단계를 제안 하였다. 프로토콜의 주요 단계는 하이로로서 준비된 분말을 치밀화 (I) 대기압 방전 플라즈마 소결법의 기능 (ⅱ) 복용 이점을 공기에 도핑 된 SrTiO3 3 분말의 고상 합성을 포함 벌크 세라믹스 동시에 밀도는 더 잠 가진 샘플의 입계를 도핑한다. 이 증명되었다 그 높은 SPS의 가열 속도를 적용하여 (300-400 ° C 분 -1) 이차 상 (들)에 대응하는 X 선 회절 패턴에서의 반사 (도 1C, D) 완전히 사라지고있다. 높은 가열 속도는 문학에서 이전 보고서와이 합성 전략의 중요한 차이점 중 하나입니다. 전체 1712 값을 측정 된 캐리어 농도 값에 대응하는 명목상 도핑 이어질 시니어 사이트에서 잠 도펀트의 혼입이 합성 전략의 주요...

산화물 열전은 전자 수송 특성에 대한 안정성 및 비용 관점에서 고온 열전 애플리케이션을위한 유망한 후보로 나타났다. n 형 산화물 열전기 중에서 고농도 도핑 된 티탄산 스트론튬 (STO)를 인해 흥미로운 전기적 성질에 많은 관심을 끌고있다. 그러나, 큰 총 열 전도성 (κ ~ 12 W M -1 K -1 (300) 단결정에 대한 K에서) (1)과 낮은 캐리어 이동도 (μ ~ 6cm 2 V -1 초 -1 단결정 300 K에서) 한 악영향 메리트 차원 도면에 의해 평가된다 열전 성능에 영향을 미치는, 도전율 σ α는 제벡 계수이고, ZT = α이 σT / κ는, T 켈빈 절대 온도, 총 열전도율 κ. 우리는 본원에서 역률 같은 분자를 정의 PF = α 263; T. (SiGe와 합금과 같은) 다른 고온 열전기과 경쟁이 산화물 열전 재료 위해서는, 역률 및 / 또는 격자 열 전도도의 감소에 더 현저한 증가가 요구된다. STO의 열전 특성을 향상시키기 위해 실험 연구의 대부분은 주로 변형 필드와 포논의 질량 변동 산란 통한 열전도율의 감소에 초점을 맞추고있다. 이러한 시도는 다음을 포함한다 : (i) 단일 또는 이중의 Sr 도핑 2+ 또는 / 및 Ti 4+ 사이트,이 방향에 대하여 주된 노력으로서, 자연 초 격자 Ruddlesden-포퍼 구조의 2,3- (II)의 합성 상기 나노 크기의 제 2상의 SrO를 첨가하여 층, (4) 및 (iii) 복합 공학 절연막을 통해 열전 도성을 감소시키기 위해. 5 단, 최대 최근까지 더 개선 전략 substant보고되지 않았다ially 이들 산화물에 열전 역률을 증가시킨다. 벌크 단일 및 다결정 STO에서보고 된 최대 역률 (PF) 값 PF &lt;1.0 m의 W -1 K -1의 상한에 국한되어왔다. 합성 방법 및 처리 기술의 다양한 시도 상기 아이디어를 구현하는 데 사용되어왔다. 분말 합성 경로는 종래의 고상 반응을 포함 6 졸겔 7 종래 소결 반면 열수, 8 및 연소 합성, 9, 6 핫 프레스 (10)와 최근에 방전 플라즈마 소결 (12)로 분말을 조밀화하는데 사용되는 공통 기술들이다 대량 도자기. 그러나 유사한 불순물 (예를 들어, 라)와 도핑 농도, 그 결과 대량 세라믹 전자 및 열 수송 특성의 범위를 나타낸다. 이는 된 SrTiO3 &lt;공정의 강하게 의존 결함 화학 대형 인합성에 의존하는 특성을 초래 부&gt; 3. 열전 전송 혜택을 합성 및 처리 매개 변수를 최적화 보고서의 소수는있다. 그것은 때문에 아주 작은 포논에 SrTiO3를 무료 경로 (300 K에서 L 산도 ~ 2 나노 미터)을 의미하는 것으로 언급 할 가치가있다, 11 나노 구조는 주로 감소를 통해 대량 STO 도자기의 TE 성능의 개선을위한 실행 가능한 옵션이 아니다 격자 열 전도도. 최근에, 우리는 동시에 강화 된 화력 요인에서 발생하는 비 균일 PR-도핑 된 SrTiO3 3 도자기의 장점의 열전 그림의 30 % 이상 향상을보고이 상세한 비디오 프로토콜에서 열전도. 12, 13 감소, 우리가 제시하고 이들의 제조에 대한 우리의 합성 전략의 단계 논의 향상된 전자 및 열전 특성을 나타내는 STO 세라믹스 잠을 도핑.

<table><tbody><tr><td>SrCO3 분말, 99.9%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>472018</td><td></td></tr><tr><td>TiO2 나노 분말, 99.5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>718467</td><td></td></tr><tr><td>Pr2O3 소결 덩어리, 99.9%</td><td>Alfa Aesar</td><td>35663&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>스파크 플라즈마 소결&nbsp;</td><td>Dr. Sinter Lab</td><td>SPS-515S</td><td></td></tr><tr><td>비저항/제벡 계수 측정 시스템</td><td>Ulvac-Riko</td><td>ZEM-2</td><td></td></tr><tr><td>레이저 플래시 열확산율 측정 시스템</td><td>Netzsch</td><td>LFA-457 마이크로플래시</td><td></td></tr><tr><td>시차 주사 열량계(DSC) 시스템</td><td>Netzsch</td><td>404C 페가수스</td><td></td></tr><tr><td>물리적 특성 측정 시스템(PPMS)</td><td>Quantum Design</td><td></td><td></td></tr><tr><td>전계 방출 주사 전자 현미경 (FE-SEM)</td><td>Hitachi</td><td>SU-6600</td><td></td></tr><tr><td>에너지 분산 X선 분광법 (EDS)</td><td>옥스포드 기기</td><td></td><td></td></tr><tr><td>X선 회절계</td><td>Rigaku</td><td>Ultima IV</td><td></td></tr><tr><td>벤치탑 스퍼터 코터</td><td>Denton 진공</td><td>데스크 II</td><td></td></tr><tr><td>다이아몬드&nbsp; 휠 톱</td><td>South Bay Technology</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

불균일 pr-도핑 된 srtio3의 합성<sub&gt; 3</sub&gt; 도자기와 그 열전 특성

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

우리는 고체 반응과 스파크 플라즈마 소결 기술의 조합을 통해 Pr-doped SrTiO3 세라믹의 준비를 위한 새로운 합성 전략을 보여줍니다. 독특한 형태를 가진 다결정 세라믹은 공정 매개변수, 특히 스파크 플라즈마 소결 가열 속도를 최적화하여 달성할 수 있습니다. 합성된 세라믹의 위상과 형태는 X선 회절, 주사 전자 현미경 및 에너지 분산 X선 분광법을 사용하여 자세히 조사되었습니다. 이러한 벌크 Pr-도핑된 SrTiO3 세라믹의 결정립이 Pr-rich 결정립계로 강화되는 것이 관찰되었습니다. 전자 및 열 수송 특성은 또한 온도 및 도핑 농도의 함수로 조사되었습니다. 이러한 미세구조는 열전 특성을 향상시키는 것으로 밝혀졌습니다. 특히, 캐리어 이동성과 열전 역률이 크게 개선되었습니다. 동시에 열전도율도 현저히 감소했습니다. 그 결과, SrTiO3 기반 세라믹에 대해 이전에 보고된 모든 최대값에 비해 전체 온도 범위에 대해 열전 성능 지수가 크게 개선(> 30%)되었습니다. 이 합성은 비균일 Pr-도핑된 SrTiO3의 벌크 다결정 세라믹을 제조하는 단계를 보여줍니다.

X 선 회절 패턴 된 SrTiO3으로 된 SrTiO3에 잠의 용해도가 3 격자 PR-도핑의 효과를 연구하기 위하여 같은 제조 된 분말 및 PR 함량의 함수로서 대응하는 벌크 세라믹스 (도 1)에 대해 수집 된 3 차 위상 (들)의 형성. 패턴은 반사 공간 군 (도 1a)와 입방 격자에 연동 될 수있는 모든 같이 제조 된 분말의 SrTiO3를 위상의 형성을 확인한다. 홍보 컨텐츠를 증가 (도핑) X = 0 = 3.906에서 인덱스 격자 매개 변수의 단조 변화는 시니어 2+ 사이트에서 작은 잠 3+ 이온의 결합시 격자의 왜곡을 확인합니다. 약한 반사는 중간 프라세오디뮴 산화물 상에 대응하는 x&gt; 0.05에서 관찰되었다 (예를 들면, 홍보 5 O 9) (공칭 잠 농도가 증가함에 따라 강도를 증가 <str사연&gt; ...

Pr로 불균일하게 도핑된 다결정 SrTiO3 세라믹의 합성 및 가공을 위한 프로토콜이 열전 특성 조사와 함께 제시됩니다.

불균일 PR-도핑 된 SrTiO3의 합성<sub&gt; 3</sub&gt; 도자기와 그 열전 특성

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

본 절차의 전반적인 목표는 열전 특성이 향상된 비균일 PIO Dium 도핑 스트론튬 티타네이트 세라믹을 합성하는 것입니다. 이는 먼저 일련의 중간 분쇄 및 혼합 과정을 포함한 고온 고상 반응을 통해 PIO Dium 도핑 스트론튬 티타네이트 분말을 준비함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 급속 가열 방전 플라스마 소결 기술을 사용하여 준비된 분말을 벌크 세라믹 디스크로 치밀화하는 것입니다.마지막 단계는 센터링된 세라믹의 온도에 따른 열 및 전자 수송 특성을 측정하는 것입니다. 궁극적으로 이러한 전자 및 열 수송 측정값은 열전 출력 인자와 성능 지수의 향상을 입증하는 데 사용됩니다. 기존의 일반적인 센터링 및 핫 프레싱 반응과 같은 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 방전 플라스마 소결 기술의 빠른 가열 속도 능력을 활용한 결정립계 엔지니어링을 통해 전하 운반체 이동도와 열전 출력 인수의 상당한 향상을 달성할 수 있다는 점입니다.이 방법은 고온 열전 발전 응용 분야에서 strontium titanate의 잠재력과 이 산화물의 전자적 특성 수정과 같이, 열전 산화물 및 전자 세라믹 분야의 질문에 답하는 데 도움이 됩니다. 이 방법은 strontium titanate의 열전 특성에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 고체 산화물 응용 분야의 전자 세라믹과 같은 다른 시스템에도 적용될 수 있습니다.먼저, 화학 양론적 양의 스트론튬 카보네이트 분말, 이산화 티타늄 나노 분말, 그리고 산화 세륨 덩어리를 정밀하게 측정합니다. 마노 유발과 유봉을 사용하여 산화 세륨 덩어리를 분쇄하여 미세한 입자로 만듭니다. 스트론튬 카보네이트 분말과 이산화 티타늄 나노 분말을 유발에 넣고, 시각적으로 균일한 분말이 될 때까지 계속해서 분쇄 및 혼합합니다.다음으로, 분쇄된 분말을 유리병에 넣고 혼합합니다. 혼합물을 균질화하기 위해 터뷸레이터(turbulator)를 사용하여 30분 동안 섞습니다. 터뷸레이터를 사용하는 것이 가장 이상적이지만, 필요한 경우 유리병을 수 분 동안 수동으로 흔들어 섞을 수 있습니다.완료되면, 생성된 혼합 분말을 세심하게 세척하고 연마한 스테인리스강 다이에 넣고 두 개의 스테인리스강 플런저 사이에 끼웁니다. 그런 다음 프레스를 사용하여 약 1 metric ton의 하중으로 분말을 냉간 압착합니다. 완료 후, 상용 구입한 strontium Titan eight 분말을 Illumina 보트에 채워 Illu

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Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

스파크 플라즈마 소결 장치를 통해 높은 압력과 빠른 가열 속도로 스트론튬 티타네이트 이중결정을 형성하기 위한 실행 가능한 기술이 개발되었습니다.

스트론튬 티탄 Bicrystals의 형성에 사용되는 플라즈마 소결 장치 불꽃

우리는 금속/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures 펄스 레이저 증 착 및 현장에서 마 그 네트 론 스퍼터 링의 조합을 사용 하 여 조작. Magnetotransport와 제자리에서 엑스레이 광전자 분광학 실험을 통해 우리는이 시스템에 준 2 차원 전자 가스의 정전기와 화학 현상 사이 상호 작용 조사.

성장 및 정전기/화학 속성의 금속/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

여기, 우리 자기 조립된 amphipathic 계면 micelles 유기 템플릿으로 사용 되는 계면 활성 제를 이용한 졸-겔 방법으로 다공성 바 륨 (BaTiO3) 타이타늄 박막의 합성에 대 한 프로토콜을 제시.

바 륨 다공성 타이타늄 박막 및 다공성 유도 된 긴장에 의해 Ferroelectric 단계의 열 안정화의 화학 합성

여기, 선물이 LSMO 나노 입자를 성장 하는 프로토콜 및 무선 주파수 (RF)에 의해 단일-크리스탈 기판 (001) SrTiO3 (STO)에 영화 (Gd) BCO-스퍼터 링.

고주파 마 그 네트 론 스퍼터 링 GdBa2Cu3O7−δ의 라0.67SrTiO3 (STO) 단 결정 기판에 Sr0.33MnO3 준 bilayer 영화 /

산화물 물질은 산소 함량을 조정하여 제어할 수 있는 많은 이국적인 특성을 보여줍니다. 여기에서는 펄스 레이저 증착 매개변수를 변경하고 사후 어닐링을 수행하여 산화물의 산소 함량 조정을 보여줍니다. 예를 들어, SrTiO3 기반 헤테로 구조의 전자적 특성은 성장 변형 및 어닐링에 의해 조정됩니다.

성장 및 어닐링 중 산소 공극 제어에 의한 산화물 특성 조정

여기에서, 우리는 두 가지 유형의 UTe2 결정을 합성하는 프로토콜을 제시합니다 : 화학 증기 수송 합성을 통해 강력한 초전도성을 나타내는 결정과 용융 금속 플럭스 합성을 통해 초전도성이 부족한 결정.

초전도 우라늄 디텔루라이드의 단결정의 두 가지 합성 방법의 비교

이 원고는 유리 기판에 Bi2Te3 및 Sb2Te3 열전 박막의 무선 주파수 마그네트론 스퍼터링에 대한 프로토콜을 설명하며, 이는 추가 개발 가능성과 함께 광범위한 응용 분야를 제공하는 신뢰할 수 있는 증착 방법을 나타냅니다.

무선 주파수 마그네트론 스퍼터링 기법을 이용한 Bi2 Te3 및 Sb2Te3 열전 박막 제작

CdSe-SnSe 나노 복합체는 표면 공학 된 SnSe 입자를 통합하여 생산됩니다. 간단한 수성 합성이 SnSe 입자를 생성하는 데 사용됩니다. SnSe 입자를 CdSe 분자 복합체로 코팅하면 입자 크기를 제어하고 나노 복합체에 존재하는 결함 수를 증가시켜 열전도율을 낮출 수 있습니다.

용액 처리, 표면 공학, 낮은 열전도율을 나타내는 다결정 CdSe-SnSe

여기에서는 원소 전구체를 사용하여 초고속(2차 범위), 무용제 및 1단계 기계화학적 합성을 통해 열전에 적합한 두 가지 금속 칼코게나이드(Cu1.8S 및 SnSe)를 합성하는 프로토콜을 제시합니다. 동시에, 우리는 새로 개발된 장치에 의한 유 성 볼 밀링 현장 밀링 중 용기의 온도를 모니터링하는 것을 시연합니다.

열전학에 적합한 금속 칼코게나이드의 기계화학적 합성에 대한 단순성 및 현장 온도 모니터링 입증

망간 도핑된 Bi2Te-3 박막을 제조하고 망간 투입이 구조적 및 열전 수송 특성에 미치는 영향을 평가하기 위해 고주파 공동 스퍼터 프로토콜이 개발되었습니다. 중간 정도의 망간 함량은 필름 균일성과 파워 팩터 관련 수송 거동을 개선했으며, 높은 망간 투입은 구조적 무도성과 저항성을 증가시켰습니다.

망간 공동 스퍼터링을 통한 Bi2Te3 박막의 열전적 특성 개선

학습하세요 고온 고상반응과 SPS를 이용한 불균일 Pr-도핑 SrTiO₃ 세라믹 합성법입니다. 이 방법은 캐리어 이동도와 열전 성능을 크게 향상시켜 고온 열전 발전 소재 개발에 활용됩니다.

불균일 PR-도핑 된 SrTiO3의 합성

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