無機鹽復(fù)合Sc摻雜BaZrO3質(zhì)子導(dǎo)體的制備與性能研究.pdf

1、采用高溫固相法合成了Sc摻雜的BaZrO3粉料,以ZnO作助燒劑,采用常壓燒結(jié)法制備了BaZrO3質(zhì)子導(dǎo)體。通過熱失重分析確定粉料的預(yù)合成溫度為1300℃。XRD分析表明,燒結(jié)后的試樣為單相鈣鈦礦結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)減小為0.4191nm。ZnO對材料的燒結(jié)有明顯的促進作用,2mol％ZnO摻雜試樣的燒結(jié)密度最高,1450℃保溫6h的試樣相對密度達88.3％。采用三電極法測試試樣電導(dǎo)率結(jié)果表明,隨著ZnO摻雜量的增加,試樣的載流子濃度不斷提高

2、,但活化能先降低后升高,1mol％ZnO摻雜試樣具有最低的活化能,為0.54eV。隨著Sc2O3摻雜量的增加,試樣的活化能小幅降低,而載流子濃度先升高后降低。Sc摻雜通過形成氧空位影響材料中的載流子濃度,并成為試樣電導(dǎo)率的決定因素,13mol％Sc摻雜試樣具有最高的載流子濃度。試樣電導(dǎo)率是載流子濃度與遷移速率共同決定的,2Zn13Sc試樣具有最高的電導(dǎo)率,在800℃濕氫氣氛下達3.6×10-3S／cm。
　　 針對BaZrO3質(zhì)

3、子導(dǎo)體晶界電導(dǎo)低的特點,對2Zn13Sc試樣進行無機鹽復(fù)合,所選無機鹽包括CaF2、BaF2、NaF與NaCl。熱膨脹曲線表明,CaF2與BaF2對試樣的燒結(jié)有一定的促進作用,但由于無機鹽在高溫下的揮發(fā),除CaF2復(fù)合試樣燒結(jié)密度可達95％外,其余均在90％左右。XRD與EDS分析表明,無機鹽不僅存在于材料晶界處,也存在于材料內(nèi)部,從而對材料的載流子的濃度與遷移率均有影響。NaF復(fù)合試樣具有最低的遷移活化能,從基體的0.69eV降低到0