元素百科为您介绍上海硅酸盐研究院在《材料学报》中制备的高导电Zno陶瓷。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李国荣团队通过晶粒和晶体缺陷设计成功消除了Zno晶体边界的肖特基势垒，制备了高导电的Zno陶瓷，室温下的导电率高达1.9×105 Sm-1；同时，缺陷设计也降低了材料的晶格热导率，使陶瓷具有良好的高温热电性能，980K的功率因子达到8.2×10-4 W m-1 K-Zno陶瓷比无缺陷设计高55倍。
研究Zno导电和热电材料的难点
据悉，三价施主掺杂常用于提高Zno材料的导电性，但由于Al3等三价元素 Zno中的固溶性有限，导致电导率无法显著提高；同时，Zno陶瓷中由于其本质缺陷而导致的晶界肖特基势垒也进一步降低了其电导率。因此，Zno导电和热电材料研究领域的难题是提高晶粒电阻，消除晶界肖特基势垒。
探索高电导Zno陶瓷的制备和调控
研究人员对高电导Zno陶瓷的制备和晶界势垒的调节进行了创新探索：通过还原气氛烧结，成功消除了Zno晶体边界的主要缺陷，使其晶体边界的肖特基势垒消失。同时，还原气氛烧结还提高了Zno晶粒中三价施主掺杂元素的固溶性，大大提高了材料的载流子浓度和迁移率。
本研究还通过高分辨率透射镜、阴极发光谱和电子背散射衍射进一步证实了晶粒边界缺陷的分布，发现ZNO陶瓷晶粒引入大量缺陷，可同时降低ZNO晶格导热性，成功实现了其电学性能和热学性能的独立控制，在导电和热电陶瓷中具有良好的应用前景。
