载流子种类的确定 G00 400 V. 200 斜率-1/5 200 400 T+dT 600 -800 T T 86-420-8-6-420 (9(po,(atm Seebeck系数的测量 Tio,不同温度下的Seebeck系数 p型半导体n型半导体的温差电动势方向相反。因为当温度升高时，载流 子密度和速度都增加，它们由热端扩散到冷端，如果载流子是空穴，则 热端缺少空穴，冷端有积累空穴，冷端电势较高，形成由冷端指向热端 的电场；如果载流子是电子，则热端缺少电子，冷端积累电子，热端电 势高，冷端电势低。这样，由半导体的温差电方向可以判断半导体的导 电类型。Seebeck系数： n+4)xlnm 0=k n
载流子种类的确定 斜率‐1/5 p型半导体 n型半导体的温差电动势方向相反。因为当温度升高时，载流 子密度和速度都增加 它们由热端扩散到冷端 如果载流子是空穴 则 Seebeck 系数的测量 TiO 2不同温度下的Seebeck系数 子密度和速度都增加，它们由热端扩散到冷端，如果载流子是空穴，则 热端缺少空穴，冷端有积累空穴，冷端电势较高，形成由冷端指向热端 的电场；如果载流子是电子，则热端缺少电子，冷端积累电子，热端电 势高，冷端电势低。这样，由半导体的温差电方向可以判断半导体的导 由半导体的温差电方向可以判断半导体的导 电类型。 Seebeck系数： (ln ) ln( ) c n k N Q An e n
Ti0,电导率 4log a(nlcm-1) C0+C02 氧气和氩气混合气 1753k =16610K 1560°K 1.4 1480°K g1383K 1260K g Poz(atm) Figure 122 Theqinductivity of an ndoped Ti single crystaioof oxygen activity (Reproduced from Baumard eta975.by permission of Masson Editeur.) ·电导率随氧分压得降低而增大n型导电 。 电子迁移率载流子浓度变化不大，电导率的变化反应了载流子 浓度变化 ·在低氧分压下电导率与氧分压的曲线的斜率为-1/5
TiO2电导率 CO+CO2 氧气和氩气混合气 体 • 电导率随氧分压得降低而增大n型导电 • 电子迁移率载流子浓度变化不大，电导率的变化反应了载流子 浓度变化 • 在低氧分压下电导率与氧分压的曲线的斜率为‐1/5
缺陷种类的分析 ·如果还原气氛下产生间隙金属缺陷： 2Oǒ+Ti=Ti+4e+O2(g) Z]mB.=K→n(4K)5P ·如果产生氧空位： Oo=vo+2e+(g) [g]n2P2=K→n≈(2K)"P6 根据实验结果，我们可以判断在还原气氛下产生间隙钛缺 陷，而其本征缺陷为Frenkel缺陷： Tin Ti+Vm
缺陷种类的分析 • 如果还原气氛下产生间隙金属缺陷： / 2 2 4 () O Ti Ti e O g O Ti i • 如果产生氧空位： 2 2 4 1/5 1/5 [ ] (4 ) T nP K n K P i O n nO • 如果产生氧空位： / 1 2 2 2 () O v e Og O O • 根据实验结果 我们可以判断在还原气氛下产生间隙钛缺 2 2 2 1/2 1/3 1/6 [ ] (2 ) V nP K n K P O O vo vo O • 根据实验结果，我们可以判断在还原气氛下产生间隙钛缺 陷，而其本征缺陷为Frenkel缺陷： '''' Ti Ti V Ti i Ti
Ti0,电导率 ● 根据生成间隙金属的缺陷方程，获得logn~lnPo,的斜率为 1/5,与实验结果一致。 ·0,的非化学计量氧化物为富金属氧化物。 ·化学计量缺陷为Frenkel缺陷
TiO2电导率 • 根据生成间隙金属的缺陷方程 根据生成间隙金属的缺陷方程，获得lognlnPO 的斜率为‐ O2的斜率为 1/5，与实验结果一致。 • TiO2的非化学计量氧化物为富金属氧化物。 • 化学计量缺陷为Frenkel缺陷
较高氧分压下的缺陷 ·较高氧分压下，电导率与氧分压的1og-og图的斜率为-1/4。 ·在材料原料中，低价的金属几乎不可避免，如果这些杂质 离子产生的缺陷对缺陷平衡没有影响，这需要杂质离子的 浓度小于1ppm,这几乎是不可能的。 ·几乎必然存在着低价的掺杂离子（比如AI3t,Fe3t,Mg2+), 缺陷方程（以三价离子为例)为： 2A,03+Ti=4A+T1+608
较高氧分压下的缺陷 • 较高氧分压下，电导率与氧分压的 电导率与氧分压的log ‐log图的斜率为 ‐1/4 。 • 在材料原料中，低价的金属几乎不可避免，如果这些杂质 离子产生的缺陷对缺陷平衡没有影响，这需要杂质离子的 浓度小于1 ppm，这几乎是不可能的。 • 几乎必然存在着低价的掺杂离子（比如Al3+，Fe3+，Mg2+）， 缺陷方程（以三价离子为例）为： ' 2 3 2 46 A O Ti A Ti O Ti Ti i O