Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Synteza niejednorodnie domieszkowanej Pr-domieszką ceramikiSrTiO 3 i ich właściwości termoelektryczne

9.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/52869

⸱

15 sierpnia 2015

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Materials Science and Engineering, Clemson University, 2Department of Physics and Astronomy, Clemson University, 3Electron Microscope Facility, Clemson University, 4Materials Science and Engineering, King Abdullah University of Science and Technology

W tym artykule

Podsumowanie

Przedstawiono protokół syntezy i przetwarzania polikrystalicznej ceramiki SrTiO3 domieszkowanej niejednorodnie Pr wraz z badaniem ich właściwości termoelektrycznych.

Streszczenie

Pokazujemy nowatorską strategię syntezy do przygotowania ceramiki SrTiO3 domieszkowanej Pr poprzez kombinację reakcji w stanie stałym i technik spiekania plazmą iskrową. Ceramika polikrystaliczna o unikalnej morfologii może być uzyskana poprzez optymalizację parametrów procesu, w szczególności szybkości nagrzewania przy spiekaniu plazmą iskrową. Fazę i morfologię zsyntetyzowanej ceramiki szczegółowo zbadano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej, skaningowej mikroskopii elektronowej i spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii. Zaobserwowano, że ziarna tej masowej ceramiki SrTiO3 domieszkowanej Pr zostały wzmocnione granicami ziaren bogatych w Pr. Badano również właściwości transportu elektronicznego i termicznego w funkcji temperatury i stężenia domieszkowania. Stwierdzono, że taka mikrostruktura prowadzi do poprawy właściwości termoelektrycznych. W szczególności doprowadziło to do znacznej poprawy mobilności nośników i współczynnika mocy termoelektrycznej. Jednocześnie doprowadziło to również do znacznego obniżenia przewodności cieplnej. W rezultacie osiągnięto znaczną poprawę (> 30%) wartości termoelektrycznej dla całego zakresu temperatur w stosunku do wszystkich wcześniej zgłaszanych wartości maksymalnych dla ceramiki na bazie SrTiO3. Synteza ta demonstruje etapy otrzymywania masowej ceramiki polikrystalicznej z niejednorodnie domieszkowanego Pr-domieszką SrTiO3.

Wprowadzenie

Termoelektryki tlenkowe okazały się obiecującymi kandydatami do zastosowań termoelektrycznych w wysokich temperaturach, począwszy od stabilności i kosztów po właściwości transportu elektronicznego. Wśród termoelektryków tlenkowych typu n, silnie domieszkowany tytanian strontu (STO) przyciągnął wiele uwagi ze względu na swoje intrygujące właściwości elektroniczne. Jednak duża całkowita przewodność cieplna (κ ~ 12 W m-1 K-1 przy 300 K dla monokryształów)1 i niska ruchliwość nośnika (μ ~ 6 cm2 V-1 sec-1 przy 300 K dla monokryształów)1 niekorzystnie wpływają na wydajność termoelektryczną, która jest oceniana za pomocą bezwymiarowej liczby wartości, ZT = α2σT/κ, gdzie α jest współczynnikiem Seebecka, σ przewodności elektrycznej, T – temperaturę bezwzględną w kelwinach, a κ – całkowitą przewodność cieplną. Licznik definiujemy tutaj jako współczynnik mocy, PF = α2σT. Aby ten tlenkowy materiał termoelektryczny mógł konkurować z innymi wysokotemperaturowymi termoelektrykami (takimi jak stopy SiGe), wymagany jest wyraźniejszy wzrost współczynnika mocy i/lub spadek przewodności cieplnej sieci.

Większość eksperymentalnych badań mających na celu poprawę właściwości termoelektrycznych STO skupiała się głównie na redukcji przewodnictwa cieplnego poprzez rozpraszanie fononów przez pole odkształceń i fluktuacje masy. Próby te obejmują: (i) pojedyncze lub podwójne domieszkowanie miejsc Sr2+ i/lub Ti4+, jako główne wysiłki w odniesieniu do tego kierunku,2,3 (ii) syntezę naturalnych struktur Ruddlesdena-Poppera supersieci w celu dalszego zmniejszenia przewodności cieplnej poprzez izolację warstw SrO,4 oraz (iii) inżynierię kompozytową poprzez dodanie drugiej fazy o rozmiarach nano. 5 Jednak do niedawna nie odnotowano żadnej strategii wzmacniania, która znacząco zwiększałaby współczynnik mocy termoelektrycznej w tych tlenkach. Podane maksymalne wartości współczynnika mocy (PF) w masowych mono- i polikrystalicznych STO zostały ograniczone do górnej granicy PF < 1,0 W m-1 K-1.

Zastosowano różne podejścia do syntezy i techniki przetwarzania w celu realizacji powyższych pomysłów. Metody syntezy proszków obejmują konwencjonalną reakcję w stanie stałym,6 zol-żel,7 hydrotermalną,8 i syntezę spalania,9 podczas gdy konwencjonalne spiekanie,6 prasowanie na gorąco10 i ostatnio spiekanie plazmowe iskrowe 12 należą do powszechnych technik stosowanych do zagęszczania proszków do ceramiki luzem. Jednak przy podobnym stężeniu domieszkowym (np. La) i domieszkowym, otrzymana ceramika luzem wykazuje szereg właściwości transportu elektronicznego i termicznego. Wynika to w dużej mierze z silnie zależnej od procesu chemii defektów SrTiO3, która skutkuje właściwościami zależnymi od syntezy. Istnieje tylko kilka raportów optymalizujących parametry syntezy i przetwarzania z korzyścią dla transportu termoelektrycznego. Warto wspomnieć, że ze względu na bardzo małą średnią ścieżkę swobodną fononów w SrTiO3 (lph ~ 2 nm przy 300 K),11 nanostrukturyzacja nie jest realną opcją poprawy wydajności TE masowej ceramiki STO, głównie poprzez zmniejszenie przewodności cieplnej sieci.

Ostatnio odnotowaliśmy ponad 30% poprawę wartości termoelektrycznej w niejednorodnie domieszkowanej Pr ceramice SrTiO3, pochodzącej z jednocześnie zwiększonego współczynnika mocy termoelektrycznej i zmniejszonej przewodności cieplnej. 12,13 W tym szczegółowym protokole wideo przedstawiamy i omawiamy etapy naszej strategii syntezy w celu przygotowania tych ceramiki STO domieszkowanych Pr wykazujących ulepszone właściwości elektroniczne i termoelektryczne.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Przygotowanie proszku SrTiO3 domieszkowanego praseodymem (Pr)

  1. Aby przygotować 10 g proszku Sr0.95Pr0.05TiO3, odważ stechiometryczne ilości proszku SrCO3 (7,53407 g), nanoproszku TiO2 (4,28983 g) oraz spiekanej bryłki Pr2O3 (0,44299 g), zgodnie z reakcją dla x = 0,05:

Równanie chemiczne stanu równowagi statycznej: (1-x)SrCO₃ + (x/2)Pr₂O₃ + TiO₂ → Sr₁₋ₓPrₓTiO₃₋δ + (1-x)CO₂.

  1. Zmiel odważone spieki Pr2O3 na drobne cząstki, używając agatowej moździerza i tłuczka.
  2. Do Pr2O3 dodaj odważony proszek SrCO3 oraz nanoproszek TiO2, a następnie kontynuuj mielenie i mieszanie w agatowym moździerzu i tłuczku, aż do uzyskania wizualnie homogenicznego proszku.
  3. Przenieś zmielony proszek do szklanego słoika i mieszaj w turbulatorze przez 30 min w celu homogenizacji mieszaniny.
  4. Wsyp otrzymany zmieszany proszek do starannie oczyszczonej i wypolerowanej matrycy ze stali nierdzewnej (średnica 1 cala) i umieść go pomiędzy dwoma tłokami ze stali nierdzewnej.
  5. Wykonaj prasowanie na zimno proszku za pomocą prasy pod obciążeniem wynoszącym około 1 tony metrycznej.
  6. Wypchnij sprasowany na zimno pellet, umieszczając matrycę na pustym w środku cylindrze ze stali nierdzewnej i wypychając tłoki wraz z pelletem od góry za pomocą pręta wypychającego. Po wydobyciu pelletu prasowanego na zimno (ciała zielonego) z matrycy, usuń wszelkie zanieczyszczenia z powierzchni obwodowej pelletu, delikatnie naklejając na niego mały kawałek taśmy klejącej i odrywając ją wraz z cienką warstwą zanieczyszczeń.
  7. Umieść pellet pionowo w łódce z tlenku glinu wypełnionej komercyjnie zakupionym proszkiem SrTiO3, który posłuży jako bariera między łódką a pelletem prasowanym na zimno.
  8. Umieść łódkę w piecu rurkowym, nagrzej do 1 300 °C w ciągu 3 hr i utrzymuj tę temperaturę przez 15 hr. Po zakończeniu kalcynacji pozwól pelletowi ostygnąć do RT wewnątrz pieca. Krok ten będzie w dalszej części określany jako „proces kalcynacji”.
  9. Zmiel pellet w agatowym moździerzu i tłuczku, a otrzymany proszek przelej do szklanego słoika w celu dalszego mieszania w turbulatorze.
  10. Wsyp proszek do matrycy ze stali nierdzewnej i sprasuj na zimno pod obciążeniem wynoszącym około 3 tony metryczne.
  11. Powtórz krok 1.9 jeszcze raz w temperaturze 1 400 °C w ciągu 3 hr i utrzymuj tę temperaturę przez 20 hr.
  12. Zmiel pellet w agatowym moździerzu i tłuczku.
  13. Powtórz kroki 1.11, 1.12 i 1.13 jeszcze raz, aby reakcja w fazie stałej doszła do końca.

2. Przygotowanie polikrystalicznej ceramiki SrTiO3 domieszkowanej Pr w formie litej

  1. Odważ 1,6 g przygotowanego proszku (dla dysku o grubości 2 mm i średnicy 12,7 mm).
  2. Przygotuj okrągłe kawałki graphoilu, aby zakryć górny i dolny interfejs sproszkowanego materiału oraz grafitowych tłoków w matrycy grafitowej. Przygotuj również prostokątny kawałek graphoilu, aby wyłożyć wewnętrzną ściankę matrycy grafitowej.
  3. Wsyp przygotowany proszek do matrycy grafitowej (o średnicy wewnętrznej 12,7 mm) i umieść go pomiędzy dwoma grafitowymi tłokami o tym samym rozmiarze. Wywierć otwór o średnicy 2 mm w połowie długości matrycy grafitowej, od powierzchni zewnętrznej matrycy do około 2 mm od powierzchni wewnętrznej, w celu pomiaru temperatury.
    Uwaga: Dostosuj długość grafitowych tłoków pozostających poza matrycą i ustaw środek cylindra ze sproszkowanym materiałem w miejscu, gdzie znajduje się otwór, aby uzyskać dokładny odczyt temperatury. Powierzchnie grafitowych tłoków muszą być skrupulatnie wypoziomowane podczas obróbki elementów. Jakiekolwiek przesunięcie może doprowadzić do pęknięcia spieczonego pelletu podczas spiekania iskrвого plazmowego.
  4. Delikatnie sprasuj proszek na zimno (obciążenie < 200 kg) za pomocą prasy przed zamontowaniem na płycie do spiekania iskrowego plazmowego wewnątrz komory. Użyj płaskich, wypolerowanych płytek wspierających ze stali nierdzewnej pomiędzy górnym i dolnym tłokiem a stołem prasy, aby uniknąć uszkodzenia grafitowych tłoków.
  5. Owiń matrycę kawałkiem filcu grafitowego w celu izolacji i zabezpiecz go nicią grafitową. Wytnij w filcu grafitowym prostokątne okno w miejscu, w którym na matrycy znajduje się otwór do pomiaru temperatury.
  6. Umieść załadowaną matrycę grafitową wraz z tłokami w komorze do spiekania iskrowego plazmowego. Przesuń stół do pozycji końcowej.
  7. Ustaw i wyrównaj okrąg celu pirometru na otworze do pomiaru temperatury w matrycy. Upewnij się, że ustawienie emisyjności pirometru jest odpowiednie dla grafitu.
  8. Zamknij komorę i przyłóż obciążenie 7,7 kN (około 60 MPa) do próbki. Odsysaj powietrze i przepłucz komorę argonem (Ar) trzy razy, a następnie pozostaw komorę w dynamicznej próżni 6 Pa.
  9. Zwiększ temperaturę poprzez zwiększenie natężenia prądu (ręcznie lub za pomocą programu). Dla zoptymalizowanych próbek zastosuj 250 A min-1 (co odpowiada około 300-400 °C min-1). Jest to najważniejszy etap procesu spiekania iskrowego plazmowego.
  10. Utrzymuj temperaturę 1 500 °C przez 5 min, regulując natężenie prądu ręcznie lub za pomocą programu. Po zakończeniu 5-minutowego okresu wytrzymania wyłącz prąd i szybko zdejmij obciążenie 7,7 kN, aby uniknąć pęknięcia próbki podczas chłodzenia. Pozostaw próbkę do ostygnięcia do RT wewnątrz komory.
  11. Delikatnie wyjmij sprasowany pellet z matrycy grafitowej za pomocą prasy na zimno. Wykonuje się to poprzez umieszczenie matrycy grafitowej na drążonym stalowym cylindrze i wypchnięcie pelletu oraz grafitowych tłoków za pomocą stalowego pręta tłokowego od góry.
  12. Usuń graphoil z górnej i dolnej powierzchni pelletu oraz z powierzchni obwodowej za pomocą ostrego ostrza do golenia.
  13. Wyszlifuj próbkę za pomocą grubego papieru ściernego (gradacja 400), usuwając 0,3-0,5 mm z każdej strony, aby zapewnić całkowite usunięcie graphoilu. Oczyść próbkę acetonem.

3. Charakterystyka właściwości transportu elektronicznego i termicznego ceramiki masowej

  1. Wyznaczyć gęstość tarczy ceramicznej, ρ, metodą Archimedesa.
  2. Zmierzyć masę próbki, Wdry, a następnie masę próbki zanurzonej w wodzie, Wwet, przy użyciu ustabilizowanego systemu pomiaru gęstości i obliczyć gęstość metodą Archimedesa według wzoru

Wzór na gęstość; ρ = Wdry/(Wdry-Wwet)×ρwater; równanie na schemacie z zakresu inżynierii materiałowej.

gdzie ρwater to gęstość wody w temperaturze pomiaru (np. wynosi 1 g cm-3 przy 300 K).14

  1. Zmierz dyfuzyjność cieplną próbki, d, stosując metodę błyskową lasera w przepływie Ar o natężeniu 75 ml min-1. Najpierw dokładnie zmierz grubość próbki, L, używając mikrometru cyfrowego.
    Uwaga: Można łatwo mierzyć próbki o równoległych ściankach o różnych rozmiarach i kształtach (np. okrągłe dyski o średnicy 12.7 mm lub kwadratowe dyski 10 x 10 mm2) i grubości od 0.5 do 5 mm.
    1. W metodzie pomiaru dyfuzyjności cieplnej błyskiem lasera naświetl jedną ściankę próbki krótkim (~1 msec) impulsem laserowym i zarejestruj wzrost temperatury na przeciwległej ściance za pomocą detektora podczerwieni. Następnie oblicz dyfuzyjność cieplną za pomocą oprogramowania interfejsu laser-flash na podstawie grubości próbki i profilu czasu wzrostu temperatury, korzystając z równania Parkera15

Równanie dyfuzji d=0.138(L²/t₁/₂); wzór.

gdzie L to grubość dysku, a t1/2 to czas połowiczny maksymalnego wzrostu temperatury po drugiej stronie próbki.

Uwaga: Model Parkera15 zakłada idealne warunki adiabatyczne próbki oraz natychmiastowe ogrzewanie impulsowe; na przestrzeni lat proponowano inne modele, które uwzględniają różnorodne straty w pomiarze, takie jak straty ciepła, skończony czas trwania impulsu, nierównomierne ogrzewanie impulsowe oraz struktury niejednorodne. Zastosowaliśmy model Cowana16 z korekcją impulsu, który jest jedną z najnowocześniejszych metod. Należy zauważyć, że aby zmaksymalizować ilość energii cieplnej przekazywanej z powierzchni przedniej oraz zmaksymalizować sygnał obserwowany przez detektor IR, powierzchnie próbki muszą być wysoce emisyjne. Zazwyczaj wymaga to nałożenia na powierzchnie próbki cienkiej warstwy grafitu. W pomiarze dyfuzyjności cieplnej występuje niepewność rzędu 2%-5%, wynikająca z wyznaczenia wymiarów.17

  1. Za pomocą piły diamentowej potnij pellet z dysku na prostopadłościenne pręty o wymiarach 2 x 2 x 10 mm3 do pomiarów przewodności elektrycznej i współczynnika Seebecka, na kwadratowy dysk o wymiarach 4 x 4 x 1.5 mm3 do pomiaru ciepła właściwego w wysokiej temperaturze oraz na cienki prostokątny fragment o wymiarach 8 x 5 x 1 mm3 do pomiarów efektu Halla.
  2. Zmierz ciepło właściwe, Cp, próbki na płaskim i polerowanym na lustro kwadratowym fragmencie (4 x 4 x 1.5 mm3) przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) w przepływie argonu.18
    1. Zastosuj szybkość grzania 5 K min-1 do 40 °C, następnie wytrzymaj temperaturę izotermicznie przez 10 min, aby próbka osiągnęła równowagę termiczną, a następnie zastosuj szybkość grzania 20 K min-1 do 500 °C, po czym przeprowadź chłodzenie z taką samą szybkością. Pomiary należy wykonywać w przepływie argonu (sugerowane 50 ml min-1).

Uwaga: Ze względu na czułość metody stosowanej do analizy, w celu wyznaczenia pojemności cieplnej należy przeprowadzić trzy pomiary, obejmujące (1) pomiar linii bazowej w celu odjęcia tła, (2) pomiar ciepła właściwego materiału wzorcowego (takiego jak szafir) o znanej wartości CP oraz (3) pomiar ciepła właściwego próbki. Należy upewnić się, że próbki są płaskie i polerowane na lustro, aby zapewnić idealny kontakt z dnem tygla pomiarowego (w niniejszej pracy zastosowano panewki Pt/Rh z tyglami Al2O3). Więcej szczegółów na temat dokładnej budowy stanowiska DSC, porównania technik DSC z innymi metodami oraz precyzyjne instrukcje pomiaru próbki można znaleźć w różnych źródłach.19

  1. Obliczyć przewodność cieplną w wysokiej temperaturze, κ, próbki na podstawie zmierzonych wartości dyfuzyjności cieplnej, d, ciepła właściwego, CP, oraz gęstości, ρ, stosując20

Równanie przewodności cieplnej κ=ρdCp; wzór do analizy przekazywania ciepła.

  1. Nanieś złocenie na punkty styku sond (4 styki) na wycinku próbki o wymiarach 2 x 2 x 10 mm3, aby zniwelować problemy z rezystancją stykową.
    1. Aby napylić złoto tylko na wybranych obszarach styku, owiń próbkę o wymiarach 2 x 2 x 10 mm3 taśmą klejącą, która posłuży jako szablon. Pozostaw niezakryte powierzchnie 2 x 2 mm2. Za pomocą żyletki wytnij dwa bardzo małe otwory (o średnicy około 1 mm) na środku powierzchni 2 x 10 mm2, wzdłuż linii w odstępach odpowiadających odległości między sondami.
    2. Napyl warstwę złota o grubości ~ 200 nm, używając laboratoryjnej aparatury do napylania złota.21
  2. Zmierz właściwości transportu elektrycznego (a mianowicie przewodnictwo elektryczne i współczynnik Seebecka) próbki w funkcji temperatury22,23.
    1. Zmierz przewodnictwo elektryczne metodą czteropunktową. Zmierz współczynnik Seebecka w tej samej konfiguracji, mierząc temperaturę i napięcie za pomocą dwóch środkowych termopar pełniących funkcję „sond”. Zmierz odległość między tymi dwiema sondami za pomocą mikroskopu cyfrowego. Więcej szczegółów na temat pomiarów transportu elektrycznego można znaleźć w innych publikacjach.22,23
  3. Zmierz koncentrację nośników Halla w funkcji temperatury dla próbki o wymiarach 8 x 5 x 1 mm3, używając systemu pomiaru właściwości fizycznych (PPMS).24

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Dyfraktogramy rentgenowskie zebrano dla przygotowanych proszków oraz odpowiadających im ceramik objętościowych w zależności od zawartości Pr (Rycina 1), aby zbadać wpływ domieszkowania Pr na sieć SrTiO3, rozpuszczalność Pr w SrTiO3 oraz powstawanie fazy lub faz wtórnych. Dyfraktogramy potwierdzają powstanie fazy SrTiO3 we wszystkich przygotowanych proszkach, gdzie refleksy można przypisać sieci kubicznej z grupą przestrzenną (Rycina 1A). Monotoniczna zmia...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

W niniejszym protokole przedstawiliśmy etapy strategii syntezy w celu pomyślnego przygotowania masowej polikrystalicznej ceramiki SrTiO3 domieszkowanej Pr o ulepszonych właściwościach elektronicznych i termoelektrycznych. Główne etapy protokołu obejmują (i) syntezę w stanie stałym domieszkowanego proszku SrTiO3 w powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym oraz (ii) wykorzystanie możliwości techniki spiekania plazmą iskrową w celu zagęszczenia przygotowanego proszku do uzyskania materiałów ceramicznych ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Autorzy pragną podziękować za konkurs na współpracę inicjowaną przez wydział (FIC) grant od KAUST.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
SrCO3 Proszek, 99.9%Sigma Aldrich472018
TiO2 Nanoproszek, 99.5%Sigma Aldrich718467
Pr2O3 Spiekane bryłki, 99.9%Alfa Aesar35663 
Spiekanie plazmowe iskrowe Dr. Sinter LabSPS-515S
Seebecka System pomiaru dyfuzyjnościUlvac-RikoZEM-2
różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC)Netzsch
Skaningowy mikroskop elektronowy z emisją polową (FE-SEM)HitachiSU-6600
Spektroskopia rentgenowska z dyspersją energii (EDS)Oxford Instruments
Dyfraktometr rentgenowskiRigakuUltima IV
Stacjonarna powlekarka do napylaniaDentonVacuum Desk II
Diamond  Piła tarczowaSouth Bay Technology
System pomiaru rezystywności/współczynnika termicznej Laser Flash System LFA-457 Microflash System pomiaru właściwości fizycznych (PPMS) System pomiaru właściwości fizycznych Pegasus (PPMS)Quantum Design

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Sinterowanie plazmowe iskrowereakcja w fazie stałejinżynieria granic ziarnruchliwość nośnikówprzewodnictwo cieplnedyfrakcja rentgenowskaskaningowa mikroskopia elektronowaspektroskopia dyspersyjna z energią**
Synteza niejednorodnie domieszkowanej Pr-domieszką ceramikiSrTiO 3 i ich właściwości termoelektryczne
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.