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Untersuchung der Sauerstoffdiffusion in Kupfer-Eisen-Oxiden, die mit der Aerosol-Depositions-Methode abgeschieden wurden

Titelangaben

Schwinger, Laura:
Untersuchung der Sauerstoffdiffusion in Kupfer-Eisen-Oxiden, die mit der Aerosol-Depositions-Methode abgeschieden wurden.
2015
(Masterarbeit, 2015, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

Abstract

In dieser Arbeit wurde die Materialklasse der Delafossite (CuFeO2) im Hinblick auf den Einsatz für thermoelektrische Anwendungen charakterisiert und zudem versucht, einen Einblick in die Sauerstoffdiffusion dieses Materials zu erhalten. Hierfür wurden zunächst drei unterschiedlich mit vierwertigem Zinn dotierte Delafossite (CuFeO2, CuFe0.99Sn0.01O2, CuFe0.98Sn0.02O2) mittels der Mischoxidroute hergestellt und materialwissenschaftlich charakterisiert. Es zeigte sich, dass die Materialien phasenrein hergestellt werden können. Die Delafossite wurden anschließend mit der Aerosol-Depostitions-Methode (ADM) abgeschieden und sowohl die elektrische Leitfähigkeit, als auch der Seebeck-Koeffizient parallel während der selben Messung bestimmt.

Für die thermoelektrischen Messungen wurden die ADM-Schichten in 200 °C-Schritten auf 800 °C, sowie auf 900 °C erhitzt und vermessen. Es konnte festgestellt werden, dass die elektrische Leitfähigkeit mit steigender Temperatur ansteigt, der undotierten Delafossit jedoch bei 600 °C ein Maximum von 4,2 S/cm erreicht. Bei den dotierten Delafossiten konnten bei 900 °C maximale Werte von 0,87 S/cm für CuFe0.99Sn0.01O2 und 1,45 S/cm für CuFe0.98Sn0.02O2 erhalten werden. Kaum einen Einfluss zeigten die Temperatur als auch die unterschiedlichen Dotierungsgrade auf den Seebeck-Koeffizienten. Dieser lag im Durchschnitt um 300 µV/K.

Um die Sauerstoffdiffusion untersuchen zu können, wurden die ADM-Schichten bei 800 °C und 900 °C unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken ausgesetzt. Es konnte beobachtet werden, dass bei einem Sauerstoffpartialdruck um 31,5 mbar die Umwandlung zum Spinell CuFe2O4 stattfindet. Bei der Bestimmung der Einstellzeit zeigte sich, dass das System mit steigender Schichtdicke länger für die Einstellung des Gleichgewichts benötigt. Mittels der erhaltenen Einstellzeiten konnte anschießend der Diffusionskoeffizient abgeschätzt werden. Dieser nahm mit steigender Temperatur zu und mit steigendem Dotierungsgrad ab.

Weitere Angaben

Publikationsform: Master-, Magister-, Diplom- oder Zulassungsarbeit (Masterarbeit)
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien
Forschungseinrichtungen > Forschungszentren > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Forschungszentren
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Eingestellt am: 30 Nov 2015 08:37
Letzte Änderung: 10 Aug 2016 07:57
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/23390