Mg掺杂增强CuCrO_(2)陶瓷的电传导及各向异性

作者：孟佳源; 李毅; 赵裕春; 武浩荣; 汪雪松; 骆婉君; 虞澜^*

来源：人工晶体学报, 2023, 1-9.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20231127.011

• c轴择优
• CuCr_(1-x)Mg_(x)O_(2)多晶
• 各向异性
• 电阻率
• 晶界缺陷
• 电输运

采用固相反应法制备了具有c轴择优的CuCr1-xMgxO2(x=0、0.005、0.010、0.020、0.030、0.040、0.050)系列多晶，分别从垂直和平行于压力的宏观面内方向和厚度方向研究Mg掺杂对CuCrO2多晶微结构取向及电性能和各向异性的影响，探讨了Mg掺杂增强CuCrO2陶瓷电导率各向异性的机制。当x≤0.030时，多晶为菱方R3m单相结构，随着掺杂量的增加，晶粒在面内充分长大，气孔和晶界减少，致密度逐渐提高，多晶呈现热激活半导体电输运行为；当x=0.030时，面内取向因子F(00l)达到最高值0.912，面内c轴择优取向远优于厚度方向，面内和厚度方向的CuCr1-xMgxO2多晶室温电阻率分别显著下降至1.8×10-3 Ω·m和3.16×10-3 Ω·m，相差1.75倍，这是由于其结构各向异性的差异，热激活能均减小至0.03 eV，c轴择优取向对热激活能影响并不明显，最大载流子浓度比母相均增加3个量级，晶界缺陷更少，平均自由程增大，输运能力更强，电导率更高。实验表明最优掺杂量为x=0.030，当掺杂量x高于0.030时，出现MgCr2O4尖晶石杂相，样品的微观结构和电输运性能有所变差。

• 单位
  昆明理工大学