摘要
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