掺杂缺陷 ·存在杂质离子的情况下，在较 高氧分压下： A n-7n的 IMe5-4 [Tp-IMe元 [A,]=4[T1]=常数 200+Ti=Ti+4e+02(g） VK3K2 [T;InPo.=K ·所以我们得 4K4P4 pobleperimenfol range LuL2 L2L22521217722210∠ n≈ [4] 4K】 低价掺杂的TiO,的Brouwer图 ≈K, 4,1
掺杂缺陷 • 存在杂质离子的情况下，在较 高氧分压下： ' [ ] 4[ ] A Ti Ti i 常数 / 2 2 4 () O Ti Ti e O g O Ti i 4 [ ] T nP K • 所以我们得到： 2 [ ] T nP K i On 2 1/4 1/4 ' 4( ) [ ]n O Ti K n P A 2 1/4 1/4 ' 4( ) [ ]n i O K pK P A 低价掺杂的TiO2的Brouwer图 [ ] ATi
电导率 根据掺杂缺陷的预测结果，可 ↑log o (nleml log 1)(cm-3) 以比较好的拟合试验结果。 n.p】 恒定浓度Fe,O3掺杂也获得了类 似的结果。 斜率变化 ·上述结果支持了T02中易于产 o19 生间隙钛缺陷。 。 斜率变化点对应点和补偿机制 0四 的变化，可以确定掺杂缺陷浓 度（几十ppm),因此，曲线上 斜率的变化是由于原料中的低 价杂质元素造成的（比如A1203, Fe03等) -log Po2 (atm] 利用缺陷化学对的拟合电导率的测 量结果
电导率 • 根据掺杂缺陷的预测结果，可 以比较好的拟合试验结果。 • 恒定浓度Fe2O3掺杂也获得了类 似的结果。 斜率变化 • 上述结果支持了TiO2中易于产 生间隙钛缺陷。 斜率变化 • 斜率变化点对应点和补偿机制 的变化，可以确定掺杂缺陷浓 度（几十ppm)，因此，曲线上 斜率的变化是由于原料中的低 价杂质元素造成的 价杂质元素造成的（比如Al2O3， Fe2O3等） 利用缺陷化学对的拟合电导率的测 量结果
其他证据 研究发现在1到106atm氧分压范围内（钛间隙缺陷为平衡 掺杂缺陷的点缺陷)，氧的扩散系数不变，氧空位的浓度 与氧分压无关。 A]=4[Ti]=常数 T=T"+V分 0=2'%+% ·Ti02中一半的氧八面体被占据，未占据的八面体在[001] 方向形成一个通道。研究发现，还原后这些通道部分被组 塞了，因此存在着钛间隙缺陷
其他证据 • 研究发现在1到10‐6 研究发现在1到10 atm氧分压范围内（钛间隙缺陷为平衡 钛间隙缺陷为平衡 掺杂缺陷的点缺陷），氧的扩散系数不变，氧空位的浓度 与氧分压无关。' [ ] 4[ ] A Ti Ti i 常数 '''' Ti Ti V Ti i Ti '''' 0 2 V V O Ti • TiO2中一半的氧八面体被占据，未占据的八面体在[001] 方向形成一个通道。研究发现，还原后这些通道部分被组 塞了，因此存在着钛间隙缺陷
电导率测量一其他信息 4tos a (nicm) o2-102 atmi 120% 出 不同温度下Iogo与logPoz2关系 不同氧分压下Iogo与1/斤关系 ·根据电导率与温度的关系，可得缺陷方程的生成焓 1aaK,严E”=太emg △Hn~10.6eV 根据电导率，结合热重分析获得的载流子浓度，获得TO, 种电子的迁移率：20%+%=T“+4e+0,(8) G=nOu
电导率测量—其他信息 根据电导率与温度的关系 可得缺陷方程的生成焓 不同温度下log与logPO2关系 不同氧分压下log与1/T关系 • 根据电导率与温度的关系，可得缺陷方程的生成焓 2 2 1/5 1/5 1/5 0 (4 ) exp( ) 5 n nO O H n KP K P kT • 根据电导率，结合热重分析获得的载流子浓度，获得TiO2 种电子的迁移率： 10.6 H eV n / 2 4 () O Ti Ti e O g 种电子的迁移率 2 2 4 () O Ti Ti e O g O Ti i
低价掺杂TiO2 ·低价掺杂对缺陷的影响 T=-1273k G =nQu n≈( 4 PK(6wp 02 n、p电导率相同时的氧分压与掺 杂杂志浓度的关系（反比关系）： 0=44)} K 4。K[4nJ ·理论预测与实验结果符合的比较 L0GePo。(atm) 好。如果氧空位呢？ 不同浓度的cr掺杂对电导率vs.氧分压的 影响，从上到下的曲线对应的掺杂量 分别为0,0.01,0.02,0.03,0.04， 0.05
低价掺杂TiO2 • 低价掺杂对缺陷的影响 4 1/4 1/4 ( ) Kn n P ' 2 ( ) [ ] O Ti n P A 1/4 1/4 ' 4( ) n i O K p K P n、p电导率相同时的氧分压与掺 杂杂志浓度的关系（反比关系）： ' 2 ( ) [ ] i O Ti p A 理论预测与实验结果符合的比较 2 0 2 2 ' 4( ) [ ] i n n O p Ti K P K A • 理论预测与实验结果符合的比较 好。如果氧空位呢？ 不同浓度的Cr掺杂对电导率vs.氧分压的 影响，从上到下的曲线对应的掺杂量 分别为0，0.01，0.02，0.03，0.04， 0.05