Ca3Co4O9+δ的自旋熵調(diào)控與熱電性能優(yōu)化.pdf

1、鈷基氧化物熱電材料是有廣闊應(yīng)用前景的一類熱電材料。研究發(fā)現(xiàn)以Ca3Co4O9+δ(下文中用CCO代替)基陶瓷為代表的鈷基氧化物熱電材料熱電勢(shì)的增強(qiáng)起源于運(yùn)動(dòng)電荷的自旋，電子自旋熵是引起高熱電勢(shì)的主要原因。
　　本文研究了層狀鈷基氧化物材料CCO通過(guò)稀土元素(Ce、Lu)摻雜Ca位與變價(jià)過(guò)渡族磁性元素(Ni)摻雜Co位的雙摻雜改性，分析了雙摻雜對(duì)于自旋熵的調(diào)控，討論了雙摻雜對(duì)于CCO材料熱電性能的影響。本文還研究了碳納米管CNTs摻

2、雜復(fù)合CCO基體，并且討論了CNTs納米復(fù)合對(duì)CCO熱電性能的影響。研究成果如下:
　　一、Ce、Ni雙摻雜CCO體系中，通過(guò)稀土元素離子(Ce3+、Ce4+)部分替換Ca2+降低Co4+離子濃度，增強(qiáng)了CCO材料的自旋熵，變價(jià)過(guò)渡族磁性元素離子Ni2+與Ni3+的共存，為自旋熵的輸運(yùn)提供了一種新的方式，提高了CCO材料總的自旋熵，增強(qiáng)了熱電勢(shì)。同時(shí)，雙摻雜樣品中Ce、Ni離子摻雜進(jìn)入CCO晶格中，增大了聲子散射幾率，增強(qiáng)了CCO

3、體系中的聲子散射，降低了其熱導(dǎo)率。因此，Ce、Ni雙摻雜提高了CCO材料的熱電性能。
　　二、Lu、Ni雙摻雜CCO體系中，Lu3+置換Ca2+、Ni2+/Ni3+置換Co2+，減小了Co4+的離子濃度，增大了自旋熵，同時(shí)，Ni2+與Ni3+的共存提供了另外一種新的自旋熵輸運(yùn)方式，增大了總體的自旋熵。此外，異種離子摻雜進(jìn)入CCO晶格中，增大了聲子散射幾率，增強(qiáng)了CCO體系中的聲子散射，降低了晶格熱導(dǎo)率，從而降低了總熱導(dǎo)率。Lu、N