Al掺杂ZnO多晶的热电输运性质研究

摘要

采用固相反应法制备了六方纤锌矿结构Zn_(1-x)Al_xO(0≤x≤0.03)系列多晶,探究了Al掺杂对ZnO多晶的微观形貌和热电输运性质的影响。结果表明,Al掺杂促使ZnO晶粒长大联结,晶界减少,x>0.003时出现在晶界分布的ZnAl_2O_4尖晶石相。掺杂后样品由ZnO的半导体行为转变为电阻率显著下降的金属行为,且x=0.003有最小的室温电阻率~1.7 mΩ·cm,主要由于掺杂使样品载流子浓度和迁移率显著提高,x=0.003时载流子浓度和迁移率为最高,分别为1.05×10^(21)cm^(-3)和20 cm^2/V·s;300~900 K下掺杂样品热电势的绝对值和功率因子均随温度升高而增大,x=0.003时有最大的室温功率因子~0.4 m W/m·K^2。综合得到ZnO中Al掺杂的饱和固溶度x≈0.003。