鈦過量對摻鑭鈦酸鍶塊材熱電性質之影響

Translated title of the thesis: Effects of Ti excess on thermoelectric properties of La-doped strontium titanate bulks
  • 蕭 名桓

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

隨著環保意識興起,新能源的開發及節能減碳,已經成為現今人類發展的重要議題。熱電材料透過溫差即可將熱能與電能轉換,為一受到期待的?能材料,在溫差發電及熱電致冷方面都具有廣泛的應用價值,其中陶瓷熱電材料具有成本低廉、無毒、無污染等之優點,是深具發展潛力的材料。 陶瓷材料中之鈦酸鍶是?能性非常多元的材料,具有介電常數高、介電損耗低、Seebeck係數高及熱穩定性好等之優點,是科學家積極研究的熱電材料。稀土元素的摻雜為提升鈦酸鍶熱電性質的常見手段,其中以鑭摻雜之鈦酸鍶在前人的研究中具有最佳熱電性質。此外,鍶與鈦的計量調整為改善鈦酸鍶熱電性質的一個新方向,當鈦過量時材料內會有第二相生成,進而影響鈦酸鍶的熱電性質。 因此,本研究以鈦過量的摻鑭鈦酸鍶為研究材料,實驗以固相反應法合成粉末,將粉體成型後於氬氫還原氣氛(5% H2-95%Ar)中以1500 ℃燒結4小時成為Sr0 92La0 08TixO3(x = 1 00 ~ 1 10) 塊材,並探討鈦過量塊材之結晶相、微結構、電傳導與熱傳導特性及熱電性質的影響。 結晶相與微結構方面,諸試樣均為鈦酸鍶單一相,鈦過量對晶粒大小無顯著影響,整體晶粒皆呈現近圓球狀,其平均粒徑大小為2 ~ 3 μm,塊材之相對密度為90 ~ 92 %。 電傳導率方面,隨著鈦過量的增加,電傳導率呈現先增後減之趨勢,顯示微量鈦過量有助於電傳導率之提升,1 04 Ti試樣具有最高之?率因子(Power factor),其值約為1 03 mW/m-K2。Seebeck係數方面,諸試樣皆為n型半導體,鈦過量對Seebeck係數影響不大。熱傳導率方面,隨著鈦過量的增加,電傳導率的提升,使得熱傳導率也隨之增加,故無鈦過量之1 00 Ti試樣具有最低之熱傳導率。 綜合各項熱電性質所計算之試樣ZT值,結果顯示鈦過量之諸試樣,其ZT值均高於無鈦過量之試樣,表示鈦過量是能有效提升摻鑭鈦酸鍶熱電性質的方法,1 04 Ti試樣具有最高ZT值,在673K時約為0 13。
Date of Award2018 Aug 30
Original languageChinese
SupervisorChii-Shyang Hwang (Supervisor)

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鈦過量對摻鑭鈦酸鍶塊材熱電性質之影響
名桓, 蕭. (Author). 2018 Aug 30

Student thesis: Master's Thesis