Sr摻雜鈣鈦礦型氧化物Y1?xSrxCoO3的溶膠-凝膠制備及電阻率溫度關(guān)系研究*

劉義 張清 李海金 李勇 劉厚通

(安徽工業(yè)大學(xué)數(shù)理學(xué)院,馬鞍山 243032)

1 引言

近十幾年,Sr(或Ca)摻雜鈣鈦礦型鈷基氧化物R1?xAxCoO3(R=Y,或稀土;A=Sr,Ca)的研究引起了廣泛關(guān)注,它在許多技術(shù)領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價(jià)值,如熱電學(xué) (thermoelectricity)[1?7]、固體氧化物燃料電池(solid oxide fuel cells,SOFCs)[8]、氣體傳感器[9]等.科技工作者們對(duì)這些氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、電、熱輸運(yùn)特性和磁性質(zhì)進(jìn)行了一些研究,發(fā)現(xiàn)R1?xAxCoO3是一種畸變的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)[10]空間群Pbnm(Z=4),由六個(gè)氧原子包圍著一個(gè)鈷離子,且鈷位置僅有一種形式;具有較高的電導(dǎo)率σ=1000 S·cm?1[11],較大的室溫塞貝克(Seebeck)系數(shù) S=1050μV·K?1[1,3],較低的熱導(dǎo)率κ=3.0 W·m?1·K?1[12];具有有趣的導(dǎo)電機(jī)理和絕緣體 -金屬轉(zhuǎn)變(insulator-metal transition)的現(xiàn)象[13]和其他特殊的物理性質(zhì)[14,15].

在鈣鈦礦型鈷基氧化物 R1?xAxCoO3中,La1?xAxCoO3體系的研究已經(jīng)有較多工作.然而,氧化物Y1?xAxCoO3體系的研究較少,尤其是元素?fù)诫s對(duì)YCoO3體系電導(dǎo)率溫度關(guān)系的影響研究更少.本文采用溶膠-凝膠法成功合成Sr的摻雜化合物Y1?xSrxCoO3,重點(diǎn)研究了20—760 K范圍內(nèi)Sr對(duì)Y位替代對(duì)其電阻率溫度關(guān)系的電輸運(yùn)影響規(guī)律.

2 實(shí)驗(yàn)方法

Sr摻雜化合物 Y1?xSrxCoO3由 Y,Sr和 Co的硝酸鹽按照化學(xué)計(jì)量配比化學(xué)合成.將0.05x(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)mol的Sr(NO3)2與 0.05(1?x)mol的 Y(NO3)3·6H2O,0.05 mol的Co(NO3)2·6H2O溶解在50 mL去離子水配成的1 mol/L的檸檬酸溶液中.然后,將此混合液在磁力攪拌機(jī)連續(xù)攪拌下使Y3+,Sr2+和Co2+等離子混合均勻.攪拌1 h后,此混合液緩慢加熱到90?C,持續(xù)攪拌6 h,形成棕色固體.此棕色固體在馬弗爐中300?C分解2 h,形成黑色粉末.黑色粉末研磨后300 MPa下壓成直徑為13 mm,厚度為1 mm的圓形塊體.最后,將這些塊體在900?C下燒結(jié)120 h形成樣品Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20).

Cu Kα衍射的X射線衍射儀(XRD)(Philips-X PERT PRO diffractometer)檢測(cè)樣品的組分.在標(biāo)準(zhǔn)Si粉標(biāo)定下使用標(biāo)準(zhǔn)最小二乘精細(xì)分析方法處理XRD數(shù)據(jù)獲得晶格參數(shù).場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM,SIRION 200)觀察樣品的微結(jié)構(gòu).采用阿基米德方法測(cè)試樣品密度.樣品切割成12 mm×2 mm×1.0 mm的條狀進(jìn)行電阻率測(cè)定.電阻率的測(cè)試用計(jì)算機(jī)輔助下的智能數(shù)據(jù)采集程序完成.直流電阻率的測(cè)定使用了傳統(tǒng)四電極方法.高溫電阻率在溫控儀的控溫下在真空高溫爐中測(cè)試獲得.室溫載流子濃度在0.73 T磁場(chǎng)下測(cè)定Hall系數(shù)獲得.

圖 1 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的XRD圖

3 結(jié)果與討論

圖 1 為 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的XRD圖.從圖1中看到,YCoO3衍射主峰與標(biāo)準(zhǔn)JCPDS卡(卡號(hào)88-0425)基本一致;標(biāo)準(zhǔn)Si粉標(biāo)定測(cè)定的晶格常數(shù)(表1)a,b,c分別為5.1393,5.4197和7.4588?,這與早期Demazeau等[16]的報(bào)道一致,這些充分說明化合物YCoO3已經(jīng)成功合成.從圖1中看到,Sr的替代化合物Y1?xSrxCoO3(x=0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的衍射峰與化合物YCoO3的衍射峰基本一致,這暗示Sr已經(jīng)摻雜到化合物YCoO3的晶格而且形成了所需要的摻雜化合物Y1?xSrxCoO3.為了核實(shí)Sr已經(jīng)替代了Y位,采用XRD對(duì)Sr的替代化合物Y1?xSrxCoO3(x=0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的晶格參數(shù)a,b和c進(jìn)行了測(cè)定.表1列出不同Sr的摻雜量的化合物Y1?xSrxCoO3的晶格常數(shù)值.表1顯示Sr的替代使YCoO3的晶格常數(shù)a,b,c均發(fā)生變化,如從YCoO3的a=5.1393?,c=7.4588?增大到Y(jié)0.95Sr0.05CoO3的a=5.1437?,c=7.4611?,從YCoO3的b=5.4197?減小到Y(jié)0.95Sr0.05CoO3的b=5.4181?,這充分說明Sr已經(jīng)替代到Y(jié)CoO3的晶格且形成了Sr的替代化合物Y0.95Sr0.05CoO3.同理,從圖1和表1也可以判斷Sr的其他摻雜量(x≠0.05)已經(jīng)替代到Y(jié)CoO3的晶格且形成Sr的替代化合物 Y1?xSrxCoO3(x≠0.05).除此之外,從圖1中看到,少量Y2O3雜質(zhì)(＜1%—2%)存在于合成樣品中(如圖1標(biāo)注),這由于Y1?xSrxCoO3的合成需要高壓氧環(huán)境[16],而我們的樣品是在空氣中合成的,這與Thornton等[13]在空氣中合成YCoO3的結(jié)果是一致的.正如Michel等[17]研究樣品Y0.9Sr0.1CoO3?δ在空氣、氮?dú)夂脱鯕獾臏y(cè)試中顯示,三種環(huán)境下電阻率變化不大,因此Y2O3雜質(zhì)的存在對(duì)Y1?xSrxCoO3的電輸運(yùn)的影響甚微.

表 1顯示隨著 Sr的替代量的增加,晶格常數(shù)均發(fā)生變化,如從YCoO3的a=5.1393?,b=5.4197?和c=7.4588?增大到Y(jié)0.80Sr0.20CoO3的a=5.1443?,b=5.4204?和c=7.4605?,這也說明Sr的替代導(dǎo)致了晶體YCoO3產(chǎn)生畸變.為了描述Sr的替代引起晶體YCoO3的扭曲程度,引入Goldsmit容忍因子t[18],它是表征鈣鈦礦(通用化學(xué)式ABO3)晶體結(jié)構(gòu)扭曲度的基本參量,定義為

表1 Y1?xSrxCoO3的室溫晶格常數(shù)a,b,c,單位元胞體積V,理論密度Dthe,實(shí)驗(yàn)密度Dexp和相對(duì)密度Drel

式中,rA,rB和rO分別為相應(yīng)陽(yáng)離子A,B和陰離子O2?的平均離子半徑.樣品Y0.95R0.05CoO3的容忍因子t與Sr的摻雜量x之間的關(guān)系如圖2所示.圖2顯示隨著Sr的摻雜量x增加,容忍因子t逐漸增加,說明Sr摻雜量的增加使YCoO3的晶格扭曲度變小.由表1的Y1?xSrxCoO3的晶格參數(shù)可以得到,所有樣品Y1?xSrxCoO3關(guān)系都成立,意味著它們屬于O型結(jié)構(gòu)[18].正如文獻(xiàn)[18]提出的LnCoO3體系,Sr替代Y后YCoO3的晶格扭曲度變小,此扭曲主要來源于八面體CoO6晶格的扭曲.這暗示隨著Sr替代量的增加八面體的扭曲度逐漸變小[19].這種畸變也可以通過標(biāo)準(zhǔn)晶格常數(shù)平均值定義的標(biāo)準(zhǔn)偏離量—–正交畸變參量來衡量[19]:

式中ai=a,b和,是ai的平均值.將表1中Si標(biāo)定的晶格常數(shù)a,b,c代入(2)式,得Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的dorth值分別為0.037577,0.037201,0.036762,0.036786,0.036285,0.036991.從標(biāo)準(zhǔn)偏離量數(shù)據(jù)看到,Sr替代后其替代化合物Y1?xSrxCoO3(x≠0)的正交畸變量減小,這使Co—O—Co平均鍵角增加,這與后面討論電輸運(yùn)性質(zhì)的變化一致.

圖 2 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的容忍因子t與Sr摻雜量x的關(guān)系

圖3顯示了Y0.95Sr0.05CoO3的斷面FE-SEM圖.為了觀察和衡量合成樣品Y1?xSrxCoO3的微結(jié)構(gòu)和致密性,對(duì)樣品進(jìn)行了掃描電鏡觀察,從微結(jié)構(gòu)上看到合成的樣品微結(jié)構(gòu)和致密性基本一致,因此,選擇了樣品Y0.95Sr0.05CoO3的微結(jié)構(gòu)典型掃描斷面圖.從圖3中看到,合成樣品的微結(jié)構(gòu)是由有大小約為2—4μm基本均勻的顆粒和空洞組成,這說明合成樣品的致密性較均勻.

為詳細(xì)觀察Y1?xSrxCoO3的致密性,評(píng)估了Y1?xSrxCoO3的理論密度Dthe、實(shí)驗(yàn)密度Dexp和相對(duì)密度Drel,如表1所示.基于表1 XRD測(cè)定的晶格常數(shù)a,b,c和每個(gè)晶胞中總的原子重量,計(jì)算了合成樣品的理論密度Dthe.采用阿基米德排水法測(cè)定了樣品Y1?xSrxCoO3的實(shí)驗(yàn)密度Dexp.從表1中看到Sr替代后其替代化合物的理論密度減少,從YCoO3的6.2614 g·cm?3減少到Y(jié)0.80Sr0.20CoO3的6.2429 g·cm?3,這是由于輕原子的替代而引起.表1中相對(duì)密度Drel顯示Sr替代樣品的相對(duì)密度在82%—92%之間,x=0.05樣品的相對(duì)致密性最好達(dá)到91.4%,而其他樣品的相對(duì)致密性在82%—84%之間.

圖3 Y0.95Sr0.05CoO3斷面場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖

圖4顯示20—720 K樣品Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的電阻率(ρ)與溫度(T)的關(guān)系.從圖4中看到樣品YCoO3的溫度關(guān)系大約分為三個(gè)階段:1)180 K＜T＜400 K,在這一溫區(qū),隨著溫度的增加,其電阻率從近似絕緣體(183 K,ρ約為 1.4×104?·m)驟然降低 (400 K,ρ約為1.0 ?·m),這可能是從絕緣體到半導(dǎo)體態(tài)的過渡[10];2)400 K＜T＜550 K,伴隨著溫度T的增加,其電阻率緩慢降低到0.47 ?·m(550 K),這或許是從半導(dǎo)體態(tài)向金屬態(tài)的開始過渡[13];3)T＞550 K,ρ又隨著溫度增加近似線性地迅速降低,降到720 K的ρ約為7.57×10?3?·m,這可能是向金屬態(tài)的過渡[13].然而,對(duì)于Sr的替代化合物Y1?xSrxCoO3(x≠0)在溫度T≤550 K區(qū)域內(nèi)其電阻率的溫度關(guān)系行為與YCoO3的相似;但是,當(dāng)溫度T≥550 K時(shí),隨著Sr摻雜量x的增加,從半導(dǎo)體到金屬的過渡逐漸消失,而且Sr的最大替代量x=0.2的樣品的電阻率從低溫到高溫的整個(gè)溫度范圍內(nèi)都呈現(xiàn)類似半導(dǎo)體行為,如從20 K的1.57×103?·m降到700 K的 1.13×10?3?·m,這很顯然是由于Sr的重替代而導(dǎo)致電阻率迅速降低引起.從圖4還注意到Sr對(duì)YCoO3的Y位替代導(dǎo)致了樣品Y1?xSrxCoO3的電阻率迅速降低,如在300 K樣品的電阻率從樣品x=0的約6.9 ?·m迅速降低到 x=0.01的約 8.45×10?2?·m,然后隨著 x從0.05增加到0.15及0.20,其相應(yīng)的電阻率緩慢地從約 1.94×10?2?·m 降低到約 1.15×10?2?·m 和約 7.63×10?3?·m,如表 2所示.這種隨著 Sr的替代量增大電阻率降低與前面所討論的晶格扭曲程度的變化一致,即與Moon等[4,20]對(duì)Ca摻雜RCoO3(R=Gd,Sm,Nd,Pr)體系討論時(shí)采用的理論一致.Sr替代Y后Y1?xSrxCoO3的扭曲度降低,導(dǎo)致Co(3d)—O(2p)—Co(3d)之間的平均鍵角趨向于180?,從而使Co(3d)—O(2p)軌道的重疊變大,相互作用變強(qiáng).這是由于電子結(jié)構(gòu)類似的稀土元素同類替代與堿金屬元素的替代在替代后其能帶結(jié)構(gòu)的改變相似而引起.當(dāng)然,這也與真正摻入到樣品的數(shù)量相關(guān).事實(shí)上,伴隨著Sr替代量的增加,Sr的替代化合物的電阻率降低與Sr對(duì)YCoO3的Y位替代引入大量空穴有關(guān).表2列出了隨著Sr替代量的增加樣品Y1?xSrxCoO3的室溫載流子濃度n的變化.從表2中看到,隨著Sr替代量的增加,樣品Y1?xSrxCoO3的載流子濃度增加.如載流子濃度np從樣品x=0的約1014cm?3增加到樣品x=0.01的約1017cm?3,然后迅速增加到樣品x=0.05,0.1,0.15,0.20的約1018cm?3.這些充分說明Sr的替代導(dǎo)致樣品Y1?xSrxCoO3的電阻率的降低主要是由Sr對(duì)Y位的替代引入了大量載流子引起.除此之外,通過關(guān)系式μ=1/ρne(式中,μ,n和e分別是載流子遷移率、載流子濃度和電子電荷)評(píng)估了樣品Y1?xSrxCoO3的室溫載流子遷移率,其數(shù)值也列在表2.從表2中看到,Sr替代后載流子遷移率降低,這可能是由于Sr替代后散射加強(qiáng)引起.另外從圖4中注意到,在低溫T＜～350 K的相應(yīng)樣品x=0.05的電阻率比x=0.10的電阻率低,這可能是由于制備樣品x=0.05的致密度比x=0.10的好(如表1所示,Drel(x=0.05)=91.4%,Drel(x=0.1)=84.2%)而引起.

表2 Y1?xSrxCoO3的室溫電阻率ρrt,載流子濃度np和載流子遷移率μp

圖 4 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)電阻率溫度關(guān)系

為詳細(xì)地研究Y1?xSrxCoO3的電阻率溫度關(guān)系,電阻率對(duì)數(shù)lnρ與溫度倒數(shù)1/T的函數(shù)關(guān)系列于圖5.從圖5中看到,溫度T低于一定的范圍,樣品x=0(T＜330 K)和x=0.01(T＜260 K)在lnρ與1/T之間存在較好的線性關(guān)系,這說明樣品x=0和x=0.01的電阻率溫度關(guān)系遵守指數(shù)定律.換句話說,這些樣品的電阻率溫度關(guān)系可以表示為熱激活的形式[11]

式中,ρ0為前指數(shù)因子,Ea為導(dǎo)電激活能,kB為波爾茲曼常數(shù).根據(jù)(3)式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,獲得激活能Ea,如圖6所示.從圖6中注意到,隨著Sr摻雜量的增加,導(dǎo)電激活能Ea從樣品x=0的0.2950 eV降到x=0.01的0.1461 eV.對(duì)于p型半導(dǎo)體來說,激活能可以看作價(jià)帶帶邊能量Ev和費(fèi)米能級(jí)EF的差,即Ea=Ev?EF.因此,隨著Sr摻雜量的增加導(dǎo)電激活能Ea降低,說明費(fèi)米能級(jí)逐漸靠近價(jià)帶帶邊,這也意味 Y1?xSrxCoO3(x≠0)是淺能級(jí)半導(dǎo)體.同時(shí),這也說明Sr對(duì)Y的替代的施主能級(jí)是主要雜質(zhì)能級(jí)的來源.隨著Sr替代量的增加,更多施主能級(jí)的形成導(dǎo)致了它們電阻率的降低,如圖4所示.這解釋了為什么Sr替代后導(dǎo)電激活能降低.

圖 5 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)電阻率對(duì)數(shù)lnρ與溫度的倒數(shù)1/T的關(guān)系及其在適當(dāng)溫度范圍內(nèi)的線性擬合

圖 6 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)的導(dǎo)電激活能與x關(guān)系圖

正如圖 5顯示,重?fù)诫s樣品 Y1?xSrxCoO3(x=0.05,0.10,0.15,0.20)的lnρ與1/T的函數(shù)關(guān)系在低于240 K左右偏離線性關(guān)系.事實(shí)上,在一定高溫區(qū)域(153 K＜T＜393 K,x=0.05;170 K＜T＜393 K,x=0.10;216 K＜T＜476 K,x=0.15;238 K＜T＜415 K,x=0.20)lnρ與1/T的線性關(guān)系也近似成立,如圖5所示.在低溫區(qū)域(153 K＜T,x=0.05;170 K＜T,x=0.10;216 K＜T,x=0.15;238 K＜T,x=0.20)lnρ與1/T的函數(shù)關(guān)系變得復(fù)雜.考慮到Sr對(duì)Y的重替代可以引起無序和大量的局域態(tài),在低溫的電輸運(yùn)主要通過在局域態(tài)間的聲子隧穿或聲子躍遷實(shí)現(xiàn).在局域態(tài)系統(tǒng)中,載流子的導(dǎo)電主要通過兩種形式實(shí)現(xiàn),即低于遷移率邊EM進(jìn)入擴(kuò)展的局域態(tài)或高于EM的離域態(tài)的載流子的熱激活和費(fèi)米能級(jí)附近載流子在局域態(tài)間的跳躍或邃穿.因此,此體系整個(gè)溫度區(qū)間的電阻率可以寫為

式中,ρa(bǔ)ll為總的電阻率,ρther為局域態(tài)載流子的熱激活的電阻率,ρhop為載流子在局域態(tài)間的跳躍或邃穿電阻率.

在相對(duì)高的溫區(qū),聲子能量與在費(fèi)米能級(jí)間相鄰態(tài)間的能隙相比是高的.因此,載流子躍遷對(duì)電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)可以忽略,而載流子的熱激活將看作電導(dǎo)率的主導(dǎo)機(jī)理.因此,電阻率ρther隨溫度T的變化可表述為[11]

式中,ρM是前置因子,激活能=EM?EF,kB是玻爾茲曼常數(shù),T是絕對(duì)溫度.因此,在高溫區(qū)(153 K＜T＜393 K,x=0.05;170 K＜T＜393 K,x=0.10;216 K＜T＜476 K,x=0.15;238 K＜T＜415 K,x=0.20),根據(jù)(4)式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合(如圖5所示),lnρ∝1/T關(guān)系成立,獲得樣品x=0.05,0.10,0.15,0.20的激活能,如圖6所示.顯示的是遷移率邊EM和費(fèi)米能級(jí)EF的能量差.圖6顯示,隨著Sr替代量的增加,逐漸增加,從x=0.05的0.1080 eV增加到x=0.20的0.1391 eV,這說明隨著Sr替代量的增加,遷移率邊和費(fèi)米能級(jí)的能量差逐漸增大.這種現(xiàn)象暗示了Sr對(duì)Y的替代主要是引入大量的局域態(tài)而導(dǎo)致費(fèi)米能級(jí)遠(yuǎn)離遷移率邊.

在相對(duì)較低溫度區(qū)間(153 K＜T,x=0.05;170 K＜T,x=0.10;216 K＜T,x=0.15;238 K＜T,x=0.20),費(fèi)米能級(jí)附近局域態(tài)間的跳躍電導(dǎo)將主導(dǎo)其導(dǎo)電過程.根據(jù)莫特變程跳躍電導(dǎo)理論 (Mott’s variable-range hopping conduction theory)[21],電阻率和溫度之間的關(guān)系,以及平均跳躍距離R和平均跳躍能量W[22]可以寫為

式中,ρhc是常數(shù),N(EF)是費(fèi)米面的局域態(tài)密度,α是費(fèi)米面上局域態(tài)波函數(shù)衰減波長(zhǎng)的倒數(shù),T0是莫特特征溫度.

圖7所示為Y1?xSrxCoO3(x=0.05,0.10,0.15,0.20)的電阻率對(duì)數(shù)lnρ與溫度T?1/4的關(guān)系以及在適當(dāng)溫度范圍內(nèi)的線性擬合.從圖7中看到,在適當(dāng)?shù)蜏胤秶鷥?nèi)(122 K＜T,x=0.05;103 K＜T,x=0.10;81 K＜T,x=0.15;50 K＜T,x=0.20),樣品x=0.05,0.10,0.15,0.20在lnρ與溫度T?1/4之間存在較好的線性關(guān)系,這暗示了跳躍導(dǎo)電發(fā)生在這些樣品的輸運(yùn)過程中.依據(jù)(5a)式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行較好的線性擬合,獲得了T0.假定α?1=0.5 nm,獲得了N(EF),R(T=100 K)和W(T=100 K),數(shù)據(jù)列于表3.評(píng)估的能態(tài)密度N(EF)隨著摻雜量x的增加而增加,從樣品 x=0.05的 7.9×1019cm?3·eV?1增加到樣品 x=0.15的 6.15×1020cm?3·eV?1.同時(shí),在100 K的躍遷距離R和跳躍能量W相應(yīng)地分別從4.02 nm(x=0.05)降低到2.41 nm(x=0.15),從4.62×10?2eV(x=0.05)降低到 2.77×10?2eV(x=0.15),而且這些都滿足局域態(tài)模型的莫特必要條件,即Rα?1和W/(kBT)?1,這也暗示了評(píng)估的R和W這兩個(gè)參數(shù)是合理的.隨著摻雜量x的增加局域態(tài)密度增加,跳躍距離R與能量W降低,是由于Sr摻雜Y位的晶格畸變引起,這也引起了大量局域態(tài)的形成和無序的產(chǎn)生.

圖 7 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20)電阻率對(duì)數(shù)lnρ與溫度的T?1/4的關(guān)系及其在適當(dāng)溫度范圍內(nèi)的線性擬合

表3 根據(jù)(5)—(8)式獲得了莫特參數(shù),假定α?1=0.5 nm

4 結(jié)論

采用溶膠-凝膠方法成功制備了Sr的替代化合物 Y1?xSrxCoO3(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20),系統(tǒng)地研究了20—720 K溫度范圍內(nèi)Y1?xSrxCoO3的電阻率溫度關(guān)系.研究表明,隨著Sr替代含量的增加,Y1?xSrxCoO3的電阻率迅速降低,這主要是由載流子濃度的增加引起的.樣品x=0和0.01在低于330和260 K的溫度范圍內(nèi),電阻率與溫度之間滿足指數(shù)關(guān)系lnρ∝1/T,獲得導(dǎo)電激活能分別為0.2950和0.1461 eV.然而,實(shí)驗(yàn)顯示lnρ∝1/T關(guān)系僅僅成立于重?fù)诫s樣品的高溫區(qū);在低溫區(qū)莫特定律lnρ∝T?1/4成立,且表明重?fù)诫s引入勢(shì)壘,導(dǎo)致大量局域態(tài)的形成.根據(jù)莫特T?1/4定律擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),評(píng)估了局域態(tài)密度N(EF),它隨著摻雜量的增加而增加.

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