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掺杂Sm~(3+)和Sr~(2+)的CaMnO_3的制备及热电性能研究

贾坤  
【摘要】: 热电材料是一种通过热电效应实现热能和电能直接转换的功能材料,由热电材料制成的热电器件具有很多独特的优点,在少数科技尖端领域已获得成功的应用。本文首先对热电现象、热电材料的发展历程、热电材料的研究进展等做了比较详细的论述,发现氧化物热电材料具有使用温度高、抗氧化、无污染、制备简单、使用寿命长等优点,成为具有研究潜力和应用价值的新型热电候选材料。本论文的工作以CaMnO_3氧化物热电材料作为研究对象,通过不同元素的掺杂来改善其热电性能,得出具有一些有价值的成果,取得了较好的效果。 本论文采用溶胶-凝胶法结合常压烧结制备了纯CaMnO_3以及不同离子(Sm~(3+),Sr~(2+))掺杂的CaMnO_3热电材料,通过TG-DTA、IR、XRD、SEM以及热电性能测试等技术研究了样品的结构、微观形貌以及热电性能,并考察了掺杂不同的离子对CaMnO_3的结构和热电性能(电阻率、Seebeck系数、功率因子)的影响。结果表明,利用溶胶.凝胶法结合常压烧结制备的CaMnO_3热电材料与其它方法制备的样品相比,具有致密的内部结构以及良好的热电性能。按照不同配比掺杂各种不同金属离子(Sm~(3+),Sr~(2+))后,材料的功率因子均得到提高,尤其是掺杂Sm~(3+)优化了样品的载流子浓度,使样品的热电性能有了很大程度的改善。


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