JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

A protocol for the synthesis and processing of polycrystalline SrTiO3 ceramics doped non-uniformly with Pr is presented along with the investigation of their thermoelectric properties.

Abstract

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma sintering techniques. Polycrystalline ceramics possessing a unique morphology can be achieved by optimizing the process parameters, particularly spark plasma sintering heating rate. The phase and morphology of the synthesized ceramics were investigated in detail using X-ray diffraction, scanning electron microcopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. It was observed that the grains of these bulk Pr-doped SrTiO3 ceramics were enhanced with Pr-rich grain boundaries. Electronic and thermal transport properties were also investigated as a function of temperature and doping concentration. Such a microstructure was found to give rise to improved thermoelectric properties. Specifically, it resulted in a significant improvement in carrier mobility and the thermoelectric power factor. Simultaneously, it also led to a marked reduction in the thermal conductivity. As a result, a significant improvement (> 30%) in the thermoelectric figure of merit was achieved for the whole temperature range over all previously reported maximum values for SrTiO3-based ceramics. This synthesis demonstrates the steps for the preparation of bulk polycrystalline ceramics of non-uniformly Pr-doped SrTiO3.

Introduction

عرضت الكهرباء الحرارية أكسيد أن يكون مرشحا واعدا للتطبيقات الحرارية ارتفاع في درجة الحرارة، من الاستقرار والتكلفة وجهات نظر لخصائص النقل الإلكترونية. بين نوع ن الكهرباء الحرارية أكسيد، وقد اجتذب مخدر للغاية تيتانات السترونتيوم (STO) الكثير من الاهتمام نظرا لخصائصه الإلكترونية المثيرة للاهتمام. ومع ذلك، فإن مجموع التوصيل الحراري الكبير (κ ~ 12 W م -1 K -1 في 300 K للبلورات واحدة) 1 والتنقل منخفضة الناقل (μ ~ 6 سم 2 V -1 ثانية -1 في 300 K للبلورات واحدة) 1 تؤثر تأثيرا ضارا على الأداء الحرارية التي يتم تقييمها من قبل شخصية أبعاد الجدارة، ZT = α 2 σT / κ، حيث α هو معامل Seebeck، σ الموصلية الكهربائية، T درجة الحرارة المطلقة في كلفن، وκ مجموع التوصيل الحراري. نحدد هنا البسط كما معامل القدرة، PF = α 263؛ T. من أجل هذا أكسيد المواد الحرارية للتنافس مع غيرها من الأجهزة الكهربائية الحرارية إلى ارتفاع في درجة الحرارة (مثل سبائك SIGE)، يطلب زيادة أكثر وضوحا في معامل القدرة و / أو نقصان في التوصيل الحراري شعرية.

الغالبية العظمى من الدراسات التجريبية من أجل تحسين الخواص الحرارية من STO ركزت أساسا على الحد من التوصيل الحراري من خلال الضغط الميدان وتقلب كتلة تشتت الفونونات. وتشمل هذه المحاولات: (ط) مفرد أو مزدوج المنشطات للالأب 2+ و / أو تي 4+ المواقع، والجهود الرئيسية فيما يتعلق بهذا الاتجاه، 2،3 (ب) توليف الفائقة الطبيعية الهياكل Ruddlesden-بوبر من أجل مواصلة تقليل التوصيل الحراري من خلال العزل طبقات SRO و 4 و (ج) مركب الهندسية بإضافة مرحلة الثانية nanosized 5. ومع ذلك، حتى وقت قريب، لم يبلغ عن أي استراتيجية تعزيز لsubstantially زيادة عامل الطاقة الحرارية في هذه أكاسيد. قد اقتصرت على الإبلاغ عن معامل القدرة القصوى (PF) القيم في المفرد الأكبر وبولي البلورية STO إلى الحد الأعلى من PF <1.0 W م -1 K -1.

وقد استخدمت مجموعة متنوعة من النهج التوليف وتقنيات المعالجة لتنفيذ الأفكار حاول أعلاه. وتشمل طرق تركيب مسحوق رد فعل الحالة الصلبة التقليدية، 6 سول-جل، 7 المائية و 8 و الاحتراق التوليف، 9 في حين تلبد التقليدي، 6 الساخن إلحاحا 10 ومؤخرا شرارة البلازما تلبد 12 من بين التقنيات المستخدمة لتكثيف مساحيق إلى السيراميك السائبة. ومع ذلك، لإشابة مماثل (على سبيل المثال، لا) وتركيز المنشطات، والسيراميك السائبة الناتجة عن المعرض مجموعة من خصائص النقل الإلكترونية والحرارية. هذا هو في كبيرة بسبب الخلل الكيمياء بقوة تعتمد على عملية SrTiO <فرعية> 3 الذي ينتج في خصائص تعتمد على التوليف. لا يوجد سوى عدد قليل من التقارير الاستفادة المثلى من التوليف وتجهيز المعلمات للاستفادة النقل الحرارية. ومن الجدير بالذكر أنه نظرا إلى الطاقة الصوتية صغيرة جدا يعني المسار الحر في SrTiO 3 (ل فتاه ~ 2 نانومتر في 300 K)، 11 nanostructuring ليست خيارا قابلا للتطبيق من أجل تحسين أداء TE السيراميك STO الأكبر في المقام الأول من خلال الحد من التوصيل الحراري شعرية.

في الآونة الأخيرة، أبلغنا أكثر من 30٪ تحسن في الشكل الحرارية الجدارة في غير بشكل موحد العلاقات العامة مخدر SrTiO 3 السيراميك منشؤها من معامل القدرة الحرارية المعززة في وقت واحد وتقليل التوصيل الحراري. 12،13 في هذا البروتوكول الفيديو تفصيلا، ونحن تقديم و مناقشة الخطوات الاستراتيجية التوليف من أجل إعداد هذه العلاقات العامة مخدر السيراميك STO اظهار خصائص محسنة الإلكترونية والحرارية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. إعداد 3 مسحوق SrTiO العلاقات العامة مخدر

  1. من أجل إعداد 10 غرام من الأب البروفسور 0.95 0.05 تيو 3 مسحوق، تزن كميات متكافئة من SrCO 3 مسحوق (7.53407 جم)، تيو 2 nanopowder (4.28983 جم)، والعلاقات العامة 2 O 3 مقطوع متكلس (0.44299 جم) بعد رد الفعل ل x = 0.05:

figure-protocol-575

  1. طحن وزنه العلاقات العامة 2 O 3 كتل متكلس إلى جزيئات دقيقة باستخدام هاون ومدقة العقيق.
  2. إضافة زنه SrCO 3 مسحوق وتيو 2 nanopowder إلى العلاقات العامة 2 O 3 ويستمر طحن وخلط باستخدام هاون ومدقة العقيق حتى يتم التوصل إلى مسحوق متجانس بصريا.
  3. تحميل مسحوق الأرض في وعاء زجاجي وباستخدام مزيج turbulator لمدة 30 دقيقة إلى التجانس عشرخليط ه.
  4. تحميل مسحوق مختلطة مما أدى إلى يموت الفولاذ المقاوم للصدأ تنظيفها بدقة ومصقول (1 بوصة في القطر) وساندويتش أنه بين اثنين الغطاسون الفولاذ المقاوم للصدأ.
  5. الصحافة الباردة مسحوق باستخدام الصحافة في ظل ما يقرب من 1 متري الحمولة طن.
  6. إخراج بيليه الباردة ضغط عن طريق وضع يموت على تجويف الفولاذ المقاوم للصدأ اسطوانة ودفع الغطاسون وبيليه خارج من أعلى باستخدام قضيب دفع. على طرد بيليه البرد ضغط (الجسم الأخضر) من يموت، وتنظيف أي تلوث على سطح كفافي من بيليه من خلال تغطية بلطف بيليه مع قطعة صغيرة من سكوتش الشريط وإزالة طبقة رقيقة من قبل تمزيق الشريط.
  7. وضع بيليه عموديا في زورق الألومينا مليئة شراؤها تجاريا SrTiO 3 مسحوق كما الحاجز بين قارب الألومينا وبيليه الصحافة الباردة.
  8. وضع القارب في فرن أنبوب، حرارة تصل إلى 1300 درجة مئوية في 3 ساعات والاحتفاظ بها في هذه الدرجة لمدة 15ساعة. السماح بيليه ليبرد لRT داخل الفرن عند تحميص هو أكثر. ويشار إلى هذه الخطوة على أنها "عملية التكليس" بعد ذلك.
  9. طحن بيليه باستخدام هاون ومدقة العقيق وتحميل مسحوق الناتج في وعاء زجاجي لمزيد من الخلط باستخدام turbulator.
  10. تحميل مسحوق في قالب الفولاذ المقاوم للصدأ والبرد ضغط في ظل ما يقرب من 3 طن متري من الحمولة.
  11. كرر الخطوة 1.9 مرة أكثر واحدة في 1400 درجة مئوية في 3 ساعات والاحتفاظ بها في هذه الدرجة لمدة 20 ساعة.
  12. طحن بيليه باستخدام هاون ومدقة العقيق.
  13. كرر الخطوات من 1.11، 1.12، 1.13 واحد مزيد من الوقت للتفاعل الحالة الصلبة للوصول إلى الإنجاز.

2. إعداد السائبة الكريستالات العلاقات العامة مخدر SrTiO 3 السيراميك

  1. تزن 1.6 غرام من مسحوق كما التحضير (لقرص 2 مم و 12.7 مم في القطر).
  2. إعداد قطع graphoil دائرية لتغطية الأسواق العالمية ضغطها أعلى وأسفلrface من تقع مسحوق الجرافيت والغطاسون في الجرافيت يموت. أيضا، وإعداد قطعة graphoil مستطيل آخر لتغطية الجدار الداخلي لليموت الجرافيت.
  3. تحميل مسحوق كما معدة إعدادا إلى يموت الجرافيت (12.7 ملم في القطر الداخلي) وساندويتش مسحوق الجرافيت بين اثنين من الغطاسون من نفس الحجم. حفر 2 ملم حفرة في منتصف طول يموت الجرافيت ومن السطح الخارجي للموت إلى حوالي 2 ملم من السطح الداخلي للقراءة درجة الحرارة.
    ملاحظة: ضبط طول الغطاسون الجرافيت المتبقية خارج يموت ووضع مركز الاسطوانة مسحوق تقع حيث يتم وضع حفرة للحصول على قراءة دقيقة لدرجات الحرارة. وجوه الغطاسون الجرافيت بحاجة إلى تعادل بدقة خلال بالقطع من القطع. أي اختلال قد يؤدي إلى تشقق بيليه متكلس خلال تلبد شرارة البلازما.
  4. الصحافة الباردة المسحوق بلطف (تحميل <200 كلغ) باستخدام الصحافة قبل المتزايدة على الشرارةالبلازما لوحة تلبد داخل الغرفة. استخدام مصقول مسطحة لوحات دعم الفولاذ المقاوم للصدأ بين أعلى وأسفل الغطاسون والمرحلة الصحافة لتجنب إتلاف الغطاسون الجرافيت.
  5. لف قطعة من الجرافيت ورأى حول يموت للعزل وثبته مع غزل الجرافيت. وضع نافذة على الجرافيت الذي يشعر به قطع قطعة مستطيلة من شعر حيث يتم وضع ثقب قراءة درجة الحرارة على الموت.
  6. ضع يموت الجرافيت تحميل والغطاسون في غرفة تلبد شرارة البلازما. نقل المرحلة إلى موقف نهائي.
  7. التركيز ومحاذاة دائرة الهدف البيرومتر على الفتحة قراءة درجة حرارة يموت. تأكد من تعيين الإعداد الابتعاثية من البيرومتر لالجرافيت.
  8. إغلاق الغرفة ووضع 7.7 كيلو نيوتن الحمل (حوالي 60 ميجا باسكال) على عينة. فراغ وتطهير الغرفة مع هارون ثلاث مرات ويخرج من الحجرة في ظل فراغ ديناميكية من 6 بنسلفانيا.
  9. زيادة درجة الحرارة عن طريق زيادة التيار (يدويا أو باستخدامالبرنامج). استخدام 250 ألف دقيقة -1 (المقابلة إلى ما يقرب من 300-400 درجة مئوية دقيقة -1) لعينات الأمثل. هذه هي الخطوة الأكثر أهمية في عملية التكلس شرارة البلازما.
  10. الحفاظ على درجة الحرارة في 1500 درجة مئوية لمدة 5 دقائق عن طريق ضبط الحالية يدويا أو باستخدام البرنامج. في نهاية فترة عقد 5 دقائق، قطع التيار قبالة وبسرعة الافراج عن الحمل كيلو نيوتن 7.7 لتجنب تكسير العينة خلال تهدئة. السماح للعينة بارد لRT داخل الغرفة.
  11. الافراج عن بيليه الجزء الأكبر من الجرافيت يموت بلطف باستخدام الصحافة الباردة. ويتم ذلك عن طريق وضع يموت الجرافيت على اسطوانة الصلب تجويف وإخراج بيليه والغطاسون الجرافيت باستخدام الصلب دفع قضيب من أعلى.
  12. إزالة graphoil على وجوه العلوية والسفلية من بيليه وكذلك سطح كفافي باستخدام شفرة حلاقة حادة.
  13. تلميع العينة باستخدام الرمل ورقة الخام (400 الشبكة) إلى أسفل ل0،3-0،5 مم من كل جانب لضمانالإزالة الكاملة للgraphoil. تنظيف العينة مع الأسيتون.

3. توصيف الالكترونية والنقل الحراري خصائص سيراميك السائبة

  1. تحديد كثافة القرص السيراميك، ρ، وذلك باستخدام طريقة أرخميدس.
  2. قياس وزن العينة، W الجافة، ثم وزن العينة مغمورة في الماء، W الرطب، وعلى نظام قياس كثافة استقرت وحساب كثافة أرخميدس من

figure-protocol-7020

حيث المياه ρ هي كثافة من الماء في درجة حرارة القياس (على سبيل المثال، يساوي 1 سم ز -3 في 300 K) (14).

  1. قياس انتشارية الحراري للعينة، د، وذلك باستخدام تقنية الليزر عابرة فلاش تحت دقيقة -1 تدفق 75 مل من Ar. قياس سمكمن العينة، L، بدقة أولا باستخدام ميكرومتر الرقمية.
    ملاحظة: عينات بالتوازي الوجه مع مختلف الأحجام والأشكال (على سبيل المثال، أقراص مستديرة 12.7 مم في القطر أو مربع 10 × 10 مم 2 الأقراص) وسمك بين 0.5 و 5 مم يمكن قياسها بسهولة.
    1. في ليزر فلاش تقنية انتشارية الحراري، وأشرق وجه واحد من العينة قصيرة (~ 1 ميللي ثانية) نبضة ليزر وتسجيل ارتفاع درجة الحرارة على الوجه المعاكس للكشف عن الأشعة تحت الحمراء. ثم حساب انتشارية الحراري بواسطة واجهة البرنامج ليزر فلاش من سمك العينة والبيانات الشخصية درجة الحرارة ارتفاع الوقت باستخدام معادلة باركر 15

figure-protocol-8307

حيث L هو سمك القرص ور 02/01 والوقت غير الشقيق لارتفاع درجات الحرارة القصوى من الآخر الصورةبيئة تطوير متكاملة من العينة.

ملاحظة: النموذج باركر 15 يفترض الظروف المثالية من عينة ثابت الحرارة والتدفئة نبض حظية، وقد تم اقتراح نماذج أخرى على مر السنين، والتي تمثل الخسائر المختلفة في قياس مثل خسائر الحرارة، محدود مدة النبضة، غير موحدة التدفئة النبض وnonhomogeneous الهياكل. وقد استخدمنا نموذج كوان 16 مع تصحيح النبض التي تعد واحدة من الطرق الأكثر تقدما. وتجدر الإشارة إلى أنه من أجل تحقيق أقصى قدر من كمية الطاقة الحرارية التي تنتقل من السطح الأمامي وتعظيم إشارة لوحظ من قبل كاشف الأشعة تحت الحمراء، ويجب أن تكون العينة السطوح كثيف الانبعاثات. عادة هذا يتطلب تطبيق طبقة رقيقة من الجرافيت إلى عينة السطوح. حالة من عدم اليقين من 2٪ -5٪ في قياس انتشارية الحراري موجودا، الناشئة عن تحديد البعد. 17

  1. قطع بيليه القرص باستخدام منشار الماس في الحانات مستطيلة، 2 × 2 × 10مم 3، والموصلية الكهربائية وقياسات معامل Seebeck وكذلك قرص مربع، 4 × 4 × 1.5 مم 3 للحرارة محددة درجات الحرارة العالية وقطعة مستطيلة رقيقة، 8 × 5 × 1 مم 3 لقياسات القاعة.
  2. قياس الحرارة النوعية، C ع، من العينة على قطعة مربعة شقة ومرآة مصقولة (4 × 4 × 1.5 مم 3) باستخدام الكالوري المسح التفاضلي (DSC) في إطار تدفق الأرجون 18
    1. استخدام معدل التسخين من 5 K دقيقة -1 يصل إلى 40 ° C لعقد متساوي الحرارة لمدة 10 دقيقة للسماح العينة للوصول إلى التوازن الحراري تليها 20 K سعر دقيقة -1 التدفئة تصل إلى 500 درجة مئوية، مع معدل التبريد المحدد التي تليها. إجراء القياس في ظل تدفق الأرجون (50 مل دقيقة -1 هو مقترح).

ملاحظة: نظرا لحساسية الطريقة المستخدمة للتحليل، وإجراء ثلاثة قياسات لتحديد السعة الحرارية بما في ذلك (1) قياس خط الأساس لطرح الخلفية، (2) قياس الحرارة النوعية للمادة القياسية (مثل الياقوت) مع C P معروفة، و (3) قياس الحرارة النوعية للعينة. تأكد من أن عينات مسطحة وبغية إجراء اتصال المثالي مع الجزء السفلي من بوتقة القياس (المقالي حزب العمال / ره مع آل 2 O 3 بوتقة المستخدمة في هذا العمل) مصقول مرآة. مزيد من التفاصيل حول الهيكل الدقيق للمرحلة DSC، مقارنة بين تقنيات DSC للآخرين، وتعليمات دقيقة لقياس عينة يمكن العثور عليها في مصادر مختلفة. 19

  1. حساب التوصيل الحراري وارتفاع درجة الحرارة، κ، من عينة من القيم المقاسة من انتشارية الحراري، د، الحرارة النوعية، C P، والكثافة، ρ باستخدام 20

/52869/52869eq4.JPG "العرض =" 200 "/>

  1. لوحة من الذهب النقاط تحقيقات الاتصال (4 الأسماء) على قطعة 2 × 2 × 10 مم 3 قطع من العينة للتخفيف من القضايا المقاومة للإتصال به.
    1. من أجل تفل الذهب فقط على مناطق التماس المطلوب، لف الشريط سكوتش حول عينة 2 × 2 × 10 مم 3 لاستخدامه كقاعدة الاستنسل. مغادرة 2 × 2 مم 2 وجوه مغطاة الأمم المتحدة. باستخدام شفرة حلاقة، قطع 2 ثقوب صغيرة جدا (حوالي 1 ملم في القطر) في منتصف الوجه 2 × 10 مم 2 على طول خط يفصل بينهما مسافة تحقيقات.
    2. تفل فيلم الذهب ~ 200 نانومتر سميكة باستخدام مقعد بين كبار حدة الاخرق الذهب 21
  2. قياس خصائص النقل الكهربائية، وهي الموصلية الكهربائية ومعامل Seebeck) من العينة كدالة لدرجة الحرارة 22،23.
    1. قياس الموصلية الكهربائية باستخدام طريقة أربع سنوات المحطة. قياس معامل Seebeck على سامإعداد البريد باستخدام قياسات درجة الحرارة والجهد عن طريق اثنين الحرارية "تحقيقات" الوسطى. قياس المسافة بين هذه التحقيقات اثنين باستخدام المجهر الرقمي. مزيد من التفاصيل حول القياسات النقل الكهربائية يمكن العثور في أي مكان آخر. 22،23
  3. قياس تركيز الناقل قاعة بوصفها وظيفة من درجة الحرارة على 8 × 5 × 1 مم 3 العينة باستخدام الخصائص الفيزيائية نظام القياس. 24

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

تم جمع الحيود الأشعة السينية أنماط مساحيق كما معدة والسيراميك السائبة المقابلة بوصفها وظيفة العلاقات العامة المحتوى (الشكل 1) من أجل دراسة تأثير العلاقات العامة المنشطات على SrTiO 3 شعرية، ذوبان العلاقات العامة في SrTiO 3 وتشكيل المرحلة الثانوية (ق). أ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

في هذا البروتوكول، قدمناه الخطوات الاستراتيجية التوليف من أجل إعداد بنجاح الكريستالات السائبة مخدر العلاقات العامة SrTiO 3 السيراميك واظهار خصائص محسنة الإلكترونية والحرارية. وتشمل الخطوات الرئيسية للبروتوكول (ط) تركيب الحالة الصلبة من مخدر SrTiO 3 مسحوق في ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors wish to acknowledge the competitive faculty-initiated collaboration (FIC) grant from KAUST.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
SrCO3 Powder, 99.9%Sigma Aldrich472018
TiO2 Nanopowder, 99.5%Sigma Aldrich718467
Pr2O3 Sintered Lumps, 99.9%Alfa Aesar35663 
Spark Plasma Sintering Dr. Sinter LabSPS-515S
Resistivity/Seebeck Coefficient Measurement SystemUlvac-RikoZEM-2
Laser Flash Thermal Diffusivity Measurement SystemNetzschLFA-457 Microflash
Differential Scanning Calorimetry (DSC) SystemNetzsch404C Pegasus
Physical Property Measurement system (PPMS)Quantum Design
Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM)HitachiSU-6600
Energyy-dispersive X-ray Spectroscopy (EDS)Oxford Instruments
X-ray DiffractometerRigakuUltima IV
Bench-top Sputter CoaterDenton VacuumDesk II
Diamond  Wheel SawSouth Bay Technology

References

  1. Ohta, S., Nomura, T., Ohta, H., Koumoto, K. High-temperature Carrier Transport and Thermoelectric Properties of Heavily La-or Nb-doped SrTiO3 Single Crystals. J. Appl. Phys. 97, (2005).
  2. Wang, H. C., et al. Enhancement of Thermoelectric Figure of Merit by Doping Dy in La0.1Sr0.9TiO3 Ceramic. Mater. Res. Bull. 45, 809-812 (2010).
  3. Bhattacharya, S., Mehdizadeh Dehkordi, A., Alshareef, H. N., Tritt, T. M. Synthesis–Property Relationship in Thermoelectric Sr1−xYbxTiO3−δ Ceramics. J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 385302(2014).
  4. Wang, Y., Lee, K. H., Ohta, H., Koumoto, K. Thermoelectric Properties of Electron Doped SrO(SrTiO3)n (n=1,2) Ceramics. J. Appl. Phys. 105, 1037011-1037016 (2009).
  5. Wang, N., et al. Effects of YSZ Additions on Thermoelectric Properties of Nb-Doped Strontium Titanate. J. Electron. Mater. 39, 1777-1781 (2010).
  6. Muta, H., Kurosaki, K., Yamanaka, S. Thermoelectric Properties of Rare Earth Doped SrTiO3. J. Alloys Compd. 350, 292-295 (2003).
  7. Shang, P. -P., Zhang, B. -P., Li, J. -F., Ma, N. Effect of Sintering Temperature on Thermoelectric Properties of La-doped SrTiO3 Ceramics Prepared by Sol-gel Process and Spark Plasma Sintering. Solid State Sciences. 12, 1341-1346 (2010).
  8. Wang, Y., Fan, H. J. Sr1-xLaxTiO3 Nanoparticles: Synthesis, Characterization and Enhanced Thermoelectric Response. Scripta Materialia. 65, 190-193 (2011).
  9. Kikuchi, A., Okinakab, N., Akiyama, T. A Large Thermoelectric Figure of Merit of La-doped SrTiO3 Prepared by Combustion Synthesis with Post-Spark Plasma Sintering. Scripta Materialia. 63, 407-410 (2010).
  10. Obara, H., et al. Thermoelectric Properties of Y-Doped Polycrystalline SrTiO3.Jpn. J. Appl. Phys. 43, L540-L542 (2004).
  11. Koumoto, K., Wang, Y., Zhang, R., Kosuga, A., Funahashi, R. Oxide Thermoelectric Materials: A Nanostructuring Approach. Annu. Rev. Mater. Res. 40, 363-394 (2010).
  12. Mehdizadeh Dehkordi, A., et al. Large Thermoelectric Power Factor in Pr-Doped SrTiO3−δ Ceramics via Grain-Boundary-Induced Mobility Enhancement. Chem. Mater. 26, 2478-2485 (2014).
  13. Mehdizadeh Dehkordi, A., Bhattacharya, S., He, J., Alshareef, H. N., Tritt, T. M. Significant Enhancement in Thermoelectric Properties of Polycrystalline Pr-doped SrTiO3 Ceramics Originating from Nonuniform distribution of Pr dopants. Appl. Phys. Lett. 104, 1939021-1939024 (2014).
  14. Standard Test Methods for Density of Compacted or Sintered Powder Metallurgy (PM) Products Using Archimedes’ Principle. , ASTM International. West Conshohocken, PA. Available from: http://www.astm.org (2015).
  15. Parker, W. J., Jenkins, R. J., Butler, C. P., Abbott, G. L. Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity and Thermal Conductivity. J. Appl. Phys. 32, 1679-1684 (1961).
  16. Cowan, R. D. Pulse Method of Measuring Thermal Diffusivity at High Temperatures. J. Appl. Phys. 34, 926-927 (1963).
  17. Mehdizadeh-Dehkordi, A. An Experimental Investigation Towards Improvement of Thermoelectric Properties of Strontium Titanate Ceramics. , Available from: http://tigerprints.clemson.edu/all_dissertations/1333 (2014).
  18. DSC Pegasus 404C Operating Manual. , Netzsch GmbH. Selb, Germany. (1999).
  19. Daw, J. E. Measurement of Specific Heat Capacity Using Differential Scanning Calorimeter. Report of US Department of Energy. , Idaho National Laboratory. (2008).
  20. Tritt, T. M. Thermal Conductivity: Theory, Properties and Applications. , Kluwer Academic. (2004).
  21. SC7610 Sputter Coater Operating Manual. , Quorum Technologies Ltd. East Sussex, England. Available from: http://www.quorumtech.com/pdf/productOperatingManuals/SC7610_Operating_Manual.pdf (2002).
  22. Tritt, T. M. Electrical and Thermal Transport Measurement Techniques for Evaluation of the figure-of-Merit of Bulk Thermoelectric Materials. Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano. Rowe, D. M. , CRC Press. Boca Raton. 23-1-23-17 (2006).
  23. Burkov, A. T. Measurements of Resistivity and Thermopower: Principles and Practical Realization. Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano. Rowe, D. M. , CRC press. Boca Raton. 22-1(2006).
  24. Physical Property Measurement System: AC Transport Option User’s Manual. , Quantum Design. San Diego, USA. Available from: http://www.mrl.ucsb.edu/sites/default/files/mrl_docs/instruments/manPPMS.pdf (2003).
  25. Ohta, S., Ohta, H. Grain Size Dependence of Thermoelectric Performance of Nb-doped SrTiO3. Polycrystals. J. Ceram. Soc. Jpn. 114, 102(2006).
  26. Wang, N., He, H., Ba, Y., Wan, C., Koumoto, K. Thermoelectric Properties of Nb-doped SrTiO3 Ceramics Enhanced by Potassium Titanate Nanowires Addition. J. Ceram. Soc. Jpn. 118, 1098(2010).
  27. Ohta, S., et al. Large Thermoelectric Performance of Heavily Nb-doped SrTiO3 Epitaxial Film at High Temperature. Appl. Phys. Lett. 87, 092108(2005).
  28. Kovalevsky, A., Yaremchenko, A., Populoh, S., Weidenkaff, A., Frade, J. Enhancement of Thermoelectric Performance in Strontium Titanate by Praseodymium Substitution. J. Appl. Phys. 113, 053704(2013).
  29. Kovalevsky, A. V., et al. Towards a High Thermoelectric Performance in Rare-Earth Substituted SrTiO3: Effects Provided by Strongly-Reducing Sintering Conditions. Phys. Chem. 16, 26946(2014).
  30. Dawson, J. A., Tanaka, I. Local Structure and Energetics of Pr- and La-Doped SrTiO3 Grain Boundaries and the Influence on Core–Shell Structure Formation. J. Phys. Chem. C. 118, 25765-25778 (2014).
  31. Mehdizadeh Dehkordi, A., et al. New Insights on the Synthesis and Electronic Transport in Bulk Polycrystalline Pr-doped SrTiO3−δ. Appl. Phys. Lett. 117, 055102(2015).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

102 SrTiO 3 N

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved