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Bestimmung thermolektrischer Eigenschaften von n-dotierten Kupfer-Delafossiten sowie deren Sauerstoffabhängigkeit

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Glosse, Philipp:
Bestimmung thermolektrischer Eigenschaften von n-dotierten Kupfer-Delafossiten sowie deren Sauerstoffabhängigkeit.
Bayreuth , 2014
(Master's, 2014 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

Abstract in another language

In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein am vorhandener Messaufbau so ergänzt, dass nun die Aufzeichnung von elektrischem Widerstand und Thermospannung in einem Messdurchgang möglich ist.

Der Einfluss der Probenkontaktierung auf die Thermospannung wurde mit einer Simulation überprüft. Es zeigte sich, dass es unerlässlich ist auf sehr schmale, am besten punkt- oder linienförmige Kontaktgeometrien zu achten. Andernfalls sind Geometriekorrekturen anzuwenden.

Materialseitig wurden Tabletten aus CuFexSn1-xO2 (0,95≤x≤0,99) und CuFexTi1-xO2 (x=0,95 und 0,99) wurden durch Pressen und anschließendem Reaktionssintern von Cu2O, Fe2O3 und SnO2 bzw. TiO2 über die Mischoxidroute hergestellt. Anhand kristallografischer Untersuchungen wurde gezeigt, dass aus den Edukten erfolgreich Delafossite hergestellt werden können. Hierbei kamen neben REM-Aufnahmen und der Bestimmung der Skelettdichte auch XRD-Analysen zum Einsatz. Bei dem mit 5 at. % Sn bzw. Ti dotierten CuFeO2 konnten erste Entmischungen nachgewiesen werden (SnO2 bzw. Fe2O3).

Die Messung der Thermospannung und des elektrischen Widerstandes in Abhängigkeit vom Sauerstoffpartialdruck wurde bei Temperaturen von 700 °C, 800 °C und 900 °C vorgenommen. Es zeigte sich, dass es bei einer Dotierung mit Zinn möglicherweise zu einer reversiblen Umwandlung des Delafossiten CuFexSn1-xO2 zu dem Spinell CuFe2O4 + CuO kommt. Deutlich wird die Umwandlung an einem Wechsel von p- zu n-Leitung mit steigender Sauerstoffkonzentration bei einem Sauerstoffpartialdruck von etwa 31,6 m bar. Fällt der Sauerstoffpartialdruck, so kommt es zu einer Verschiebung dieses Wechsels zu niedrigeren Sauerstoffpartialdrücken hin. Eine Dotierung mit 1 at.% Titan führte zu einem ähnlichen Ergebnis. Bei einer Dotierung mit 5 at.% Titan wird bei steigender Sauerstoffkonzentration am Verlauf des Seebeck-Koeffizienten ein Wechsel von n- zu p- leitendem Verhalten deutlich.

Messungen der Thermospannung und der elektrischen Leitfähigkeit in inerter Atmosphäre bei verschiedenen Temperaturen zeigen eine Abnahme des Seebeck-Koeffizienten mit steigender Temperatur. Des Weiteren wurden die Aktivierungsenergien bestimmt. Diese liegen im Bereich von 0,06 eV bis 0,3 eV.

Further data

Item Type: Master's, Magister, Diploma, or Admission thesis (Master's)
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Faculties
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials
Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials
Research Institutions > Research Centres > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT
Profile Fields
Profile Fields > Advanced Fields
Research Institutions
Research Institutions > Research Centres
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 02 Mar 2015 12:42
Last Modified: 10 Aug 2016 08:13
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/7676