半导体性能（共7篇）
半导体性能 篇1
摘要：本文在介绍了太阳能半导体制冷的原理及系统结构的基础上, 对影响太阳能半导体制冷性能的主要因素进行了系统分析, 主要有太阳辐射强度和电池板的光电转换效率、材料的优值系数、电臂的优化结构设计、热端强化散热以及半导体最优工况。其中半导体材料的优值系数和半导体制冷热端散热这两个因素是影响太阳能半导体制冷性能的关键因素。从优值系数方面讲, 可以通过半导体材料的性能改进及其加工、制造工艺的完善提高优值系数, 从而提高半导体制冷性能。而寻找合理的半导体制冷热端散热方式对制冷性能也有着很重要的影响, 随着散热强度的不断增强, 半导体制冷的性能有所提高, 但最终趋于恒定。
关键词：太阳能,半导体制冷,制冷性能,优值系数,热端散热
0 前言
目前, 大部分的制冷设备均是以电能驱动的。随着制冷技术的迅速发展, 传统的制冷设备不仅消耗了大量的电能, 同时也带来了制冷工质氟里昂对环境的污染和破坏 (温室效应和破坏臭氧层) , 因此制冷中的环保和节能问题成为人们关注的焦点。以太阳能作为主要驱动能源的太阳能制冷成为当前制冷研究领域的热点之一。
太阳能驱动制冷方式主要有光热转换、光化转换和光电转换三种。光热转换主要有吸收式制冷、吸附式制冷、除湿蒸发冷却式制冷、喷射式制冷;光化转换主要有化学热泵、氢化物制冷;光电转换主要有电能驱动传统制冷方式和热电制冷。其中太阳能热电制冷又称为太阳能半导体制冷[1]。
太阳能半导体制冷是由太阳光转换为直流电驱动半导体制冷系统, 无需电流逆变装置, 无能量多次变换引起的损失, 可以微型化, 同时因其无制冷剂和机械转动部件, 而具有无毒害、无污染和运行无噪音、无振动、无磨损等优点, 逐渐引起人们的关注。许多专家学者[2,3,4,5,6,7]对半导体制冷已经做了很多研究, 本文对影响太阳能半导体制冷性能的因素进行了综合分析, 主要有太阳辐射强度和电池板的光电转换效率、材料的优值系数、电臂的优化结构设计、热端强化散热以及半导体最优工况。
1 太阳能半导体制冷
1.1 太阳能半导体制冷原理
半导体制冷主要是珀尔帖效应在制冷技术方面的应用。图1为太阳能热电制冷原理示意图, 图中电偶对由一块N型半导体材料和一块P型半导体材料连成, 当通以直流电时, 会发生能量的转移。把若干对热电偶连接起来就构成了热电堆, 将由太阳能光电转换装置所提供的直流电供给热电堆, 利用半导体的热电制冷效应, 借助各种传热器件, 使热电堆的热端不断散热, 把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热, 实现降温制冷, 这就是太阳能半导体制冷的工作原理[8]。
1.2 太阳能半导体制冷系统的结构
如图2所示, 太阳能半导体制冷系统由太阳能电池、数控匹配器、蓄电池及半导体制冷装置等构成。正常日照下太阳能电池接受太阳光照射, 通过光电转换效应将太阳光转变为电能, 输出直流电, 一部分可以直接供给半导体制冷装置进行制冷, 另一部分进入蓄电池储存, 以备非正常日照下及夜晚时使用。数控匹配器在整个电路中起到保护太阳能电池和蓄电池的作用, 使太阳能电池功率输出始终处于最佳状态。
2 太阳能半导体制冷性能影响因素
尽管太阳能半导体制冷有很多优点, 但仍然存在着制冷性能低的不足。制冷性能的优劣直接影响整个制冷系统的完善, 因此研究提高半导体制冷的性能因素尤为关键。
2.1 太阳能辐射强度及系统的能量优化
太阳能辐射强度的大小直接决定了太阳能电池的输出功率。当太阳能电池的倾角β=30°, 环境风速V=1 m/s, 环境温度Ta=298 K时, 系统工作电流和制冷量Q0与太阳辐射强度S存在一定的关系。从图3[9]可以看出随着太阳辐射强度的增加, 系统的工作电流也随着增加。而如图4所示[9], 系统的制冷量与太阳辐射有着近似抛物线的关系, 存在一个辐射强度使制冷量达到最大值[9]。因此适合的太阳辐射强度可以改善太阳能半导体的制冷性能。
由于太阳能电池的工作原理是半导体的光电效应。而衡量能量损失的一个重要指标就是光电转换效率, 但太阳光的辐射强度有时太低, 太阳能电池的光电转换效率也不高, 因此要对系统进行能量优化就要提高光电转换效率。学者周佑谟对电池的内部结构进行了改进, 并研制出一种新型太阳能电池—MINP太阳能电池, 使电池的转换效率从10%左右提高到17%[10]。而日本浜川圭弘教授研究的堆积型太阳能电池的光电转换效率达19.1%, 创世界记录[11]。因此进一步提高太阳能电池的光电转换效率并降低其成本将成为太阳能电池今后发展的趋势。
2.2 优值系数
优值系数Z是衡量热电材料性能优劣的重要参数, 也是影响太阳能半导体制冷性能的重要因素。优值系数Z越高, 制冷性能就越好, 制冷效率也就越高。
式中α—材料温差电动势率, V/K;
σ—电导率, 1/ (Ω·cm) ;
ρ—电阻率, Ω·cm;
K—热导率, W/ (cm·K) 。
由于半导体制冷效率通常较低, 要使半导体制冷效率能与机械压缩制冷相抗衡, 制冷材料的优值系数Z必须从目前普遍水平3.4×10-3K-1提高到13×10-3K-1[12], 从图5的不同Z值下的制冷系数-制冷温差曲线[13]中也看出, 材料的Z值至少大于10×10-3K-1才能和传统制冷相媲美。因此, 提高半导体制冷材料的优值系数对半导体制冷的发展具有重要意义。而通过改善材料性能以及完善材料的加工与制造工艺可以提高材料的优值系数。
2.2.1 热电材料性能
由公式 (1) 可以看出影响优值系数的主要因素有材料的温差电动势率α、电导率σ和热导率K, 他们都是载流子浓度n的函数。随着载流子浓度n的增大, 温差电动势率α将减小, 而电导率σ将增大。而热导率K包括晶格热导率Kp和电子热导率Ke, 晶格热导率Kp与n基本无关, 而电子热导率Ke与n成正比。因此必须选取适当的载流子浓度n, 使得Z=[α (1/n) ]2σ (n) /[Kp+Ke (n) ]达到最大值。
由上式优质系数公式中可以看出, 提高半导体材料优质系数的又一方法就是降低热导率, 对于材料的温差电动势率和电导率的研究已有一定的基础, 而如何降低热导率仍需进一步的研究。材料的热导率90%来自晶格热导率。而降低晶格热导率的方法之一是增加声子的散射机制[14], 现已成为目前材料研究的主要努力方向。
2.2.2 热电材料的加工与制造工艺
在热电材料的加工过程中, 由于附加传热温差、杂散热交换以及焊缝电阻均可能降低材料的性能。而通过减少电绝缘导热层厚度及钎料用量、检查元件的电阻值、保证夹具夹紧力、平面度和平行度和优化焊接工艺等措施可以减少在加工工艺方面造成的性能下降[15], 从而提高Z值。
另外从制造工艺方面来看, 可以通过选择合理的退火温度和退火时间, 减小材料的生长速率来提高Z值[13]。
2.3 半导体制冷结构优化
半导体制冷普遍使用的是等截面直电臂, 由于冷热端对称, 有一半的焦耳热流向冷端, 成为冷端的主要热耗。如图6所示为同轴环臂热电对结构示意图[16], 由于冷热端不再对称, 将有更多的焦耳热流向电臂的热端, 从而减少了冷端的热耗, 提高了制冷性能。
而“无限级联”热电对[17]结构, 电臂之间采用高电导、高热导的银膜短接, 形成类似多级半导体制冷器的级联式热电对, 使得电臂中的电流无限分流, 冷热源重新分配, 抵消了部分流向冷端的热量, 提高了制冷性能。
此外, ChungM提出的场致电发射结构[18]、KambeM提出的柔性功能梯度材料作绝缘层[19]、GhoshalU提出的热电偶冷端点阵接触结构[20]以及MinerA提出的悬臂热接触结构[21]等, 均可达到优化半导体热电堆的电臂结构, 减少热损失, 从而提高半导体热电堆的热电性能。
2.4 半导体制冷的热端散热
通过降低热端的温度, 可以减少热端向冷端的传热, 因此热端散热很关键, 减少冷热端温差成为提高热电制冷性能的又一个重要因素。
目前, 半导体制冷的散热方式主要有:空气自然对流、空气强制对流散热、水冷散热、环流散热、利用物质的溶化潜热散热以及热管传热等。
其中, 空气自然对流的效率低, 一般不予采用;强制对流换热系数比自然对流高很多;水冷散热比较理想, 但水冷表面容易积垢, 使传热性能有所下降;环流散热实际上是空气自然对流散热与水冷散热的结合;利用物质的溶化潜热散热适用于间歇工作的场合;而热管式散热可获得较大的散热面积, 制冷系数大, 且重量轻, 热阻小[22], 适合于连续工作的场合。
2.5 半导体制冷工况
半导体制冷存在着两种极限工况:最大制冷量工况和最大制冷系数工况。在最大制冷量工况中, 虽然得到最大的制冷量, 但消耗了较大的功率, 得到较小的制冷系数;在最大制冷系数工况中, 虽然经济性好, 耗电少, 但获得的制冷量却很小。而最优工况[23]弥补了传统极限工况的不足。
由图7[23]可以看出, 定存在一特殊点, 既能获得较小的电耗, 又获得较大的制冷量, 制冷系数达到最大值, 其工作电流处于I0 (最大制冷系数工况) 到Im (最大制冷量工况) 之间。其制冷性能优于最大制冷量工况和最大制冷系数工况的性能。因此, 按此点设计半导体制冷器产品, 可以使其功率及成本达到最低, 从而使综合效益达到最佳状态, 提高了半导体制冷器的制冷性能。
3 结论
太阳能半导体制冷性能影响因素主要有太阳辐射强度和电池板的光电转换效率、材料的优值系数、电臂的优化结构设计、热端强化散热以及半导体最优工况。
(1) 太阳辐射强度与制冷量呈抛物线关系, 即存在最优太阳辐射强度使制冷量最大。同时, 太阳能电池的光电转化效率对系统的性能也有所影响。
(2) 优值系数是半导体制冷的关键, 选择高Z的热电材料以及精细的加工工艺均可获得好的制冷效果。
(3) 良好的结构设计优化了电臂的传热性能, 减少了热端向冷端的热传递, 提高了制冷性能。
(4) 采用合理的散热方式对热端散热, 降低冷热端温差, 强化热端散热, 可以提高制冷性能。热管具有良好的散热效果, 很好的提高了制冷效率。
(5) 最优工况弥补了传统理论工况的不足, 既具有较小的电耗, 又具有较大的制冷量, 优化了半导体制冷器的设计, 得到了较好的制冷性能。
综上所述, 如果太阳能半导体制冷系统采用在最优工况设计的半导体制冷器, 且热电材料的优值系数较高, 结构设计精细, 并采用合理的散热方式, 则制冷性能将有很大的提高。
半导体性能 篇2
1 实验部分
1.1 样品制备
使用普通玻璃作为衬底材料,切割成边长为30mm的正方形方块,在沉积TGZO薄膜之前,采用丙酮、无水乙醇和去离子水分别进行超声清洗,以去除其表面上的微粒和有机污染物,然后在无水乙醇中煮沸,并用氮气吹干。TGZO薄膜样品的制备在KDJ567型成膜系统内完成,所用射频频率为13.56MHz。系统的本底真空度为5.0×10-4Pa,溅射功率为200W,氩气压强为0.5Pa,溅射时间为30min,所用陶瓷靶材由纯度均为99.99%的TiO2、Ga2O3和ZnO(三者的质量比为1.5:1.5:97)经过高温烧结而成(合肥科晶公司生产),靶材直径为50mm,厚度为4.0mm,靶与衬底之间的距离为70mm。实验时调节衬底温度(Ts:300~420℃)以制得TGZO样品。
1.2 性能测试
TGZO薄膜样品的晶体结构利用X射线衍射仪(D8-Advance型,德国Bruker公司)表征(Cu Kα射线,波长λ=1.5406);XPS能谱通过X射线光电子能谱仪(VG Multilab2000型,美国Thermo Electron公司)分析(Al Kα射线,能量hν=1486.6eV),以C 1s(284.6eV)作为内标对测试谱峰进行荷电校正;电阻率采用电学综合性能测试系统(RH-2035型,德国PhysTech公司)测量,透射光谱使用紫外/可见分光光度计(TU-1901型,北京普析通用仪器公司)测试。
2 结果与讨论
图1为所有TGZO样品的XRD谱图。在衍射峰位(2θ)为34.3°、34.3°和72.2°附近,分别存在(100)(002)和(004)3个衍射峰,它们均与ZnO薄膜六角纤锌矿结构的特征谱线(JCPDS No.36-1451)[23]相吻合,并且(002)衍射峰的强度远远大于其他衍射峰的强度,这说明所制备的TGZO样品都具有c轴择优取向生长的特点。另外,XRD谱图中并未出现TiO2相和Ga2O3相的衍射峰,这表明钛镓二元合掺并没有改变ZnO的晶体结构,而是取代了晶体结构中的锌。其他研究小组也有类似的报道[20,21,22]。从图1还可看到,各个衍射峰的强度随Ts而变化。为了研究Ts对样品择优取向程度的影响,引入织构系数(TC(hkl))进行定量表征,TC(hkl)的计算见式(1)[24]。
式中,I(hkl)和Ir(hkl)分别为薄膜样品和标准试样(JCPDS No.36-1451)在(hkl)晶面的衍射强度;n为衍射峰数目。
图2为样品TC(hkl)、β、D和ε随Ts的变化曲线,其中β为(002)衍射峰半高宽,D为晶粒尺寸,ε为微应变。图2(a)为TC(hkl)随Ts变化的曲线,从中可以看出,对于所有样品,TC(002)远远大于TC(100)和TC(004),这表明所有TGZO薄膜均呈现出明显的c轴择优取向生长。从图2(a)还可见,Ts对TC(hkl)也有一定的影响。当Ts为340℃时,TGZO样品具有最大的TC(002)(2.963)、最小的TC(110)(0.0018)和TC(004)(0.035),其(002)晶面的择优取向程度最高。图2(b)为Ts对β的影响曲线。随着Ts升高,β先减后增,当Ts为340℃时,TGZO样品的β最小,其结晶质量最好。基于(002)衍射峰的XRD数据,样品的晶粒尺寸D和微应变ε的计算分别见式(2)和式(3)[25,26]。
式中,λ和θ分别为X射线波长(λ=0.1541nm)和(002)晶面的布拉格衍射角。
图2(c)和2(d)分别为D和ε随Ts变化的曲线。Ts升高时,D先增后减、ε先减后增,两者的变化趋势相反,当Ts为340℃时,TGZO薄膜的D最大为85.7nm、ε最小为0.231。
图3为340℃时TGZO样品的XPS分析谱图。O的特征峰具有非对称性,说明TGZO样品中O原子存在多种组态。对O的XPS谱图进行高斯拟合后可以分解成2个峰,其中较低结合能(529.8eV)的拟合峰对应于O2-在六角纤锌矿结构中与Zn2+的键合,而较高结合能(531.2eV)的拟合峰则对应于TGZO样品内的氧空位[27]。另外Ti、Ga、Zn三者的特征峰都显示了很高的对称性,从结合能数据能够判断出样品中Ti、Ga、Zn与O的结合形式分别为TiO2、Ga2O3、ZnO,并且TGZO样品中没有单质形式的Ti、Ga、Zn[28]。
[(a)Ti 2p3/2;(b)Ga 3d;(c)Zn 2p3/2;(d)O 1s]
图4为所有TGZO样品的透射光谱图。从图中可以看出,所有的透过率曲线都展现了清晰、光滑的干涉条纹,这说明TGZO样品厚度是均匀的、表面是平整的。图5为Ts对样品Tav、ρ和φ的影响的曲线,其中Tav为可见光区平均透过率,ρ为电阻率,φ为品质因数。图5(a)为Tav随Ts变化的曲线,由此可见,所有薄膜的Tav>82.5%,其中Ts为340℃时Tav最大为84.8%,并且Ts对Tav具有明显的影响。当Ts从300℃增加到340℃时,Tav增大,这是因为Ts升高时,TGZO薄膜的结晶质量提高、晶粒尺寸增大、晶界缺陷密度降低,因此光在薄膜中的散射吸收减少、透过率升高。当Ts高于340℃时,Tav反而减小,其原因在于过高的Ts使得TGZO薄膜结晶质量退化、晶粒尺寸减小,晶界缺陷密度增大、光在薄膜中的散射吸收增加,薄膜的透光性能变差。图5(b)为TGZO样品电阻率ρ随Ts变化的曲线。所有薄膜的ρ<2.7×10-3Ω·cm,并且ρ随Ts升高而先降后增,当Ts为340℃时TGZO薄膜的ρ最小为1.87×10-3Ω·cm。为了表征TGZO半导体薄膜的光电综合性能,品质因数φ的计算见式(4)[29,30]。
图5(c)为φ随Ts变化的曲线。可见φ随Ts升高而先增后减,当Ts为340℃时TGZO薄膜的φ最大为451.16Ω-1·m-1,表明此时TGZO薄膜具有最好的光电综合性能。
由于TGZO为直接光学能隙半导体[16,17,23],其吸收系数(α)与光子能量(hν)之间满足式(5)的关系[31,32,33]。
式中,B和Eg分别为常数和光学能隙。图6为TGZO样品的(αhν)2-hν关系曲线。根据线性外推法[32]可得Eg为3.419~3.534eV,明显大于纯ZnO薄膜的值(3.37eV),并且Eg随Ts升高而增加,这是由于Burstein-Moss效应所引起的,类似的研究结果在文献[21,34,35]中亦报道。
3 结论
半导体性能 篇3
在STM32L4系列产品发布会上，意法半导体中国区微控制器市场部高级经理曹锦东先生与意法半导体微控制器产品部产品线市场经理Jean Julien Pegoud先生向与会媒体介绍了意法半导体公司STM32系列微控制器的发展策略以及最新动态。
STM32发展策略：平台化+模块化
曹锦东先生表示，意法半导体的STM32系列微控制器自2007年问世以来，得到迅速发展，目前已形成基于ARM Cortex-M0、M3、M4、M7，涵盖高性能、通用型及超低功耗不同需求的8个产品系列，年销售额逾1亿美金。
曹锦东先生表示，针对STM32系列在中国市场的发展，ST从一开始就制定了特别的发展策略。首先，针对不同时期的产业热点，ST会耕耘重点应用行业，深入研究应用细分市场的方向和客户需求。在细分行业或窄的行业里ST会抓住一些顶尖客户，ST称之为每个行业的重点客户。其次，重点客户以外，ST非常注重对中小客户的推广，以及培养他们对ST产品的黏度，让他们能够进一步熟悉ST的产品。ST会从根源、最底层、功能使用习惯入手。此外，ST非常注重生态系统的构建，增强与产业内不同业务伙伴的合作，共同构建一个围绕STM32的生态系统。
曹锦东先生表示，ST卖芯片给代理商、增值零售商、增值服务商，然后再卖给客户，这是传统链条式的通力协作模式。近两年，这个模式已经不足以满足客户的需求。ST看到更多的需求是在IoT(物联网)等更快速发展的行业，行业转换当中需要更多的系统和软件支持，单独靠ST和代理商已经远远不能满足市场的需求。所以，ST会更多联合合作伙伴，形成生态系统，包括软件、硬件、IP，甚至过去的对手都可能成为合作伙伴。大家在这个生态系统里都会找到自己的利益的切入点，通过大家的黏合，把自己的部分变成快速有效的整体方案，给用户快速使用。
曹锦东先生表示，针对未来IoT的发展，意法半导体的STM32微控制器将采用“平台化+模块化”的发展策略。平台化主要指ST的STM32不同系列、不同产品线的产品将实现软件、引脚、外设等方面的兼容性，方便用户使用及升级。模块化更多是指软件方面，与第三方的合作。
STM32L4：低功耗+高性能
意法半导体微控制器产品部产品线市场经理Jean Julien Pegoud先生则对意法半导体最新产品系列STM32L4作了深入介绍。
作为一个超低功耗新系列，STM32L4的最低功耗表现是何种水平？答案是4 nA。Jean Julien Pegoud先生表示，STM32L4产品的定位是高性能同时低功耗，这是最佳的融合，某些时候客户要更高的性能，有时候追求最低的功耗，所以这是追求最佳的产品，低功耗设计的高性能CPU，系统里依然用ARM加速器，确保主频停顿的时候性能不会受到影响，反而会渐渐地上升。
Jean Julien Pegoud先生表示，STM32L4超低功耗与高性能得以实现，在于ST引入综合创新设计，里面包括内核架构和低功耗内设。从集成度来讲，STM32L4集成了更多的外设和存储器，封装尺寸为3.8 mm×4.4 mm，对于一些可穿戴、空间非常小的应用里，这个封装是非常合适的。
凭借丰富的低功耗模式及灵活的电源管理功能，STM32L4具备优异的低功耗表现，与此同时，产品性能并未打折扣。在嵌入式微处理器基准评测协会EEMBC(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium）发布的标准化ULPBench誖超低功耗微控制器能效对比评测中，STM32L4系列微控制器获得150.7分的业内最高成绩。
半导体性能 篇4
飞兆半导体公司为工业系统设计人员提供一款具有出色抗噪性能的光耦合器解决方案FOD8001, 能够满足系统工程师设计稳健的 (稳定的) 工业现场总线网络的需求, 可在更长的时间段确保低传输错误率、低系统故障率和高可靠性。飞兆半导体的高性能光耦合器使用专有的共面封装 (coplanar packaging) 技术Optoplanar R, 提供 (业界) 同级最佳的抗 (干扰) 噪性能。在共面工艺上集成电路和发光二极管 (LED) , 有助于减少输入和输出之间的封装电容, 并提升抗噪性能。FOD8001在高速光耦合器开关状况下具有25kV/μs@1, 500Vcm的动态共模瞬变免疫能力 (抑制比) (Common Mode Transient Immunity, CMTI) ;而静态CMTI达到40kV/μs@1, 000Vcm, 具有更强的抗噪能力。
FOD8001具有出色的高带宽 (25Mb p s) 和严格的脉宽失真 (6ns) (性能) , 能满足汽车技术现场总线通信的工业标准要求, 适用于Profibus、Device Net、CAN、Modbus、Interbus和许多其它标准。它具有3～5.5V的宽电源电压范围, 能够轻易与低压设备接口, 降低总体系统功耗。FOD8001亦支持-40℃～+105℃的宽温度范围, 而这对于工业环境是非常重要的。
半导体性能 篇5
多元金属硫化物ZnIn2S4是属于AB2X4(A=Zn、Cd、Cu,etc;B=Al、Ga、In;X=S、Se、Te)的三元复合半导体化合物,其具有独特的层状结构,禁带宽度较窄,适合吸收可见光,是一类非常稳定的新型催化剂。Li等[4]采用水热法合成的新型ZnIn2S4催化剂在可见光下分解水显示出高活性;Gou等[5]通过水热法合成了三元硫化物ZnIn2S4,并且通过选择不同溶剂及模板剂合成不同形状的催化剂(如纳米管、纳米带、纳米线);Guo等[6,7,8]选择不同溶剂,不同模板剂,不同反应时间等制备条件通过水热法合成了系列ZnIn2S4可见光催化剂,并应用于光催化分解水制氢;Hu等[9]利用微波—溶剂热一步法制备ZnIn2S4多孔微球,并应用于光催化降解甲基蓝。目前,采用水热法制备ZnIn2S4半导体催化剂应用于光催化分解水及降解染料方面的研究取得了一定的进展。
研究采用沉淀—水热法制备了系列ZnIn2S4半导体催化剂,考察了反应液pH值、反应液浓度、水热反应温度等因素对ZnIn2S4半导体催化剂催化产氢性能的影响,并通过催化剂表征探索其反应性能与微观结构之间的联系。
1 试验部分
1.1 催化剂的制备
以Zn(NO)2·6H2O、In(NO)3·4H2O、CH3CSNH2为原料,按照摩尔比为1∶2∶8将一定浓度的原料溶于75 mL蒸馏水中,搅拌至完全溶解,调节pH 值。在水浴80℃条件下反应2 h,剧烈搅拌,形成黄色溶胶(前驱体),将此前驱体转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中,在T℃下水热反应24 h,降温,取出样品用蒸馏水和无水乙醇洗涤,80℃真空条件下干燥4 h,即制得ZnIn2S4半导体催化剂,标记为ZnIn2S4-T-24,其中T选取140℃、160℃、180℃和200℃。
1.2 催化剂的表征
X射线衍射分析(XRD)采用日本理学公司生产的D/MAX-3B型RigakuX射线衍射仪,Cu靶,管电压40 kV,扫描区间10°～70°;光催化剂的紫外—可见漫反射分析(UV-Vis)在日本Shimadzu公司生产的UV-2450紫外可见分光光度计上进行,积分球为ISR-240A;表面光伏(SPV)性能是在自组装的表面光电压谱仪(SPS)完成的。X射线光电子能谱在Thermo Electron 公司的ESCALAB 250 多功能光电子能谱仪上进行。X射线源为Al kα (1.5 eV)射线,真空度为10-7 Pa,高分辨扫描谱通过能为100 eV,扫描步长为1.0eV。扫描电镜在英国Camscan公司的MX2600FE扫描电镜仪上进行,最大放大倍数60万倍,分辨率1.5 nm,加速电压25 kV。
1.3 催化剂产氢性能评价
光催化反应是在自制的内循环式石英反应器内进行。光催化产氢的性能评价是在以0.35 mol/L Na2S与0.25 mol/L Na2SO3组成的混合水溶液为反应介质进行的。将0.2 g光催化剂加入到300 mL上述反应介质中,在磁力搅拌下使催化剂分散均匀。光源为250 W高压汞灯,通入1 mol/L的NaNO2 溶液滤掉波长在400 nm以下的光。开灯前,通氮气20 min除去反应体系和反应器内的氧气。采用气相色谱在线检测生成的H2。
2 结果与讨论
2.1 pH值对ZnIn2S4的性质及其性能的影响
2.1.1 XRD结构分析
图1为不同pH值制备的ZnIn2S4的XRD谱图。从图1中可发现,随着pH值的逐渐增大,ZnIn2S4的晶型逐步由立方晶型向六方晶型转换。当pH=2.50,2.60时,ZnIn2S4为立方晶型,其特征衍射峰分布在14.446°、27.846°、33.735°、44.262°和48.436°处,分别对应(111)、(311)、(400)、(511)和(440)五个晶面;当pH=2.70～3.0时,ZnIn2S4的晶型已完全转化为六方晶型;结晶度没有明显变化,其特征峰分布在21.586°、27.692°、30.449°、39.774°、47.780°、52.214°、56.256°,分别对应(006)、(102)、(104)、(108)、(112)、(1012)、(203)七个晶面。
2.1.2 UV-Vis漫反射分析
图2为不同pH值制备的ZnIn2S4的紫外可见吸收光谱。从图2可看出,在不同pH值下制备的样品在可见光区都有明显的吸收,其中具有立方晶型的样品在可见光区吸收范围较宽,随着pH值的逐渐增大,样品的吸光度会有一定的蓝移。
2.1.3 产氢活性分析
图3为不同pH值制备的ZnIn2S4产氢活性对比。从图3可看出,随着pH值的逐渐增大,制氢速率先增加后减弱,pH=2.70所制备的光催化剂制氢性能最佳,其平均产氢速率为280.8 μmol/(h·g)。这是由于pH值增大,催化剂的晶型由立方向六方转换。试验结果表明,ZnIn2S4的产氢活性与其晶型有着密切的关系,即六方晶型的ZnIn2S4产氢活性要高于立方晶型。
2.2 反应液浓度对ZnIn2S4的性质及其性能的影响
2.2.1 XRD结构分析
图4为不同浓度制备的ZnIn2S4的XRD谱图。从图4可看出,随着浓度的提高,结晶度没有明显变化,均显示六方ZnIn2S4的特征峰。当浓度为0.013mol/L和0.053mol/L时,有立方晶型的特征峰出现,说明反应液浓度对催化剂晶型有一定影响;浓度为0.026mol/L时,结晶度相对较高,且为纯相六方晶型。
2.2.2 UV-Vis漫反射分析
图5为不同浓度制备的ZnIn2S4的紫外可见吸收光谱。从图5可看出,不同反应液浓度制备的ZnIn2S4光催化剂的紫外可见吸收边随着浓度的增大先蓝移后红移。浓度低时所制备的催化剂粒子较小,通常粒径越小越会发生蓝移,浓度提高则发生红移现象。选择适宜的反应液浓度可以控制催化剂粒子的大小及形貌,有利于提高制氢性能。
2.2.3 产氢活性分析
图6为不同反应液浓度制备的ZnIn2S4产氢活性对比。
从图6可看出,随着反应液浓度的升高,产氢速率逐渐增大。当反应液浓度为0.053mol/L时,表现出最佳的制氢性能,平均产氢速率为1 015μmol/(h·g)。这可能是由于其在可见光区具有较宽的吸收范围,光能利用效率较高。
2.3 反应温度对ZnIn2S4的性质及其性能的影响
2.3.1 XRD结构分析
图7为不同水热反应温度制备的ZnIn2S4的XRD谱图。从图7可看出,随着温度的升高,结晶度没有明显变化。反应温度为140℃～200℃时,XRD曲线均显示出ZnIn2S4六方晶型,在反应温度为200℃时,出现立方晶型的特征峰。因此,水热法制备催化剂的温度不宜过高,适宜的温度变化为160℃左右。
2.3.2 UV-Vis漫反射分析
图8为不同水热反应温度制备的ZnIn2S4的紫外可见吸收光谱。由图8可知,水热反应时间相同时,随着温度的升高,ZnIn2S4的吸收边发生一定程度的红移,其吸收强度变化较大。其中160℃条件下制备的ZnIn2S4催化剂吸收边约为500 nm,吸收强度较高。
2.3.3 SPS分析
图9为ZnIn2S4-T-24的SPS谱图。由图9可知,ZnIn2S4-T-24系列光催化剂约在400 nm 处表现出较强的SPS响应,其中ZnIn2S4-160-24表面光电压信号明显强于其他光催化剂,根据SPS方法原理可知,SPS信号越强,光生电荷的分离效率越高[10],说明ZnIn2S4-160-24具有最高的光生电子与空穴的分离效率。
2.3.4 XPS分析
图10为ZnIn2S4-160-24的XPS谱图。从图10(a)中可以观察到Zn2p、In3p、In3d、O1s、C1s、S2s、S2p的特征峰。在图10(b-d)中,Zn2p的XPS图谱在1023ev(Zn2p3/2)出现特征峰,In3d的XPS图谱在445 ev(In3d5/2)出现特征峰,S2p的XPS图谱在162ev(S2p3/2)出现特征峰,结果表明样品以Zn2+、In3+、S2-化学态存在。XPS半定量结果显示,样品中所含Zn原子、In原子和S原子的摩尔比与化学计量比基本一致。
2.3.5 表面形貌分析
图11为ZnIn2S4-T-24的扫描电镜照片。由图11可知,在140℃下制备的催化剂结晶度较低,表面形貌不均匀;160℃下制备的催化剂粒子分布均匀,粒径相对较小,粒子没有团聚;当反应温度提高至200℃时,催化剂颗粒较大,团聚现象严重。
2.3.6 产氢活性分析
图12为不同反应温度制备的ZnIn2S4产氢活性对比。从图12可看出,水热温度为160℃制备的光催化剂制氢效果最好,远高于其他温度制备的催化剂,其平均产氢速率为764μmol/(h·g)。试验结果表明,温度高低能够影响催化剂的形貌,进一步影响其产氢活性。适宜的水热温度是制备ZnIn2S4光催化剂的关键。
3 结论
(1)研究主要考察了制备条件对ZnIn2S4半导体催化剂的形貌及微观结构的影响。通过水热法制备的ZnIn2S4半导体催化剂,其中反应液pH值对半导体催化剂晶体结构的影响较为显著。可通过改变制备条件选择性合成具有纯六方晶型结构的催化剂,其光催化产氢的性能优于立方晶型。水热反应温度的升高会加剧所生成催化剂粒子的团聚,并导致结构塌陷,半导体催化剂光催化活性降低。
(2)采用水热法制备的ZnIn2S4-T-t半导体催化剂的最佳制备条件:反应液pH值为2.70,反应液浓度为0.026 mol/L,水热温度(T)为160℃。ZnIn2S4-160-24表现出最佳的催化产氢性能,产氢速率可达764 μmol/(h·g)。
参考文献
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半导体性能 篇6
复合氧化物的氧非化学计量值δ分别与其电子和氧离子的导电率直接相关。因此,定量地测定氧化物中的金属离子含量和氧非化学计量值,对了解混合导体缺陷物种的形成和输运以及对材料电学性能的影响是很有意义的。本实验对LaSr3Fe3O10基材料中La位用Y替代,Sr位用Ba替代,对采用柠檬酸盐法制备的YBa3Fe3O10通过氧非化学计量值、电导率、Seebeck系数的测定研究了该材料的缺陷类型,通过电学弛豫法测量了YBa3Fe3O10的氧化学扩散系数。
1 实验
1.1 样品的制备及结构表征
采用柠檬酸盐法制备样品。以水为溶剂,将Y(NO3)3·2H2O (>99.5%)、Ba(NO3)2 (>99.5%)、Fe(NO3)3·9H2O (>98.5%)按YBa3Fe3O10的化学计量比称量,分别溶于水后混合,同时加入柠檬酸的量为溶液中所有金属离子总物质的量的1.5倍,再加入20mL乙二醇,70℃恒温磁力搅拌至生成粘稠状的凝胶,然后将其放入干燥箱中于120℃恒温得到干凝胶。将干凝胶充分研磨后移入坩埚中升温至1200℃,保温8h后随炉冷却至室温。得到的粉末再经过重新研磨,一部分粉末用Bruke D8 X射线衍射分析仪进行结构分析,另一部分压制成条形样品,再进行高温煅烧,以备用来测试电导率、扩散系数及Seebeck系数等。对经1200℃烧结8h得到的YBa3Fe3O10粉体,在氮气保护、升温速率为10℃/min的条件下,采用美国PE公司的综合热分析仪进行TG分析。
1.2 Seebeck系数的测量
条形样品的两端分别用铂丝连接后置于有温度梯度的管式炉中,通过高温区的热电偶来控温(Th),采用Keithley2400数字源表测量低温区热电偶正负极的电压,根据热电偶温度-电压对照表,确定低温区的温度值(Tc), 从而相对于高温区得到ΔT;采用Keithley2400数字源表测量2根铂丝间即样品两端的电压ΔV。根据Seebeck系数的定义得到系数α。
1.3 碘滴定法测定氧非化学计量
准确称量40mg样品,移至250mL圆底烧瓶中,反应前先通氮气以排除系统内的空气。再用滴液漏斗滴加2mL左右稀释成浅红色的氢碘酸入圆底烧瓶中使反应完全。用0.01mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定圆底烧瓶中生成的碘至淡黄色,加入淀粉指示剂,继续滴定至蓝色消失,消耗Na2S2O3的量为Nt,铁离子总数为Nw。Fe的平均价态Na可以表示为[6,7]:
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氧非化学计量δ与Na的关系可表示为:
δ=5.5-1.5Na (2)
1.4 电导率测量
用HIOKI 3532-50 LCR测量仪,采用交流四探针法测量样品的总电导。以10℃/min的速率升温至800℃,保温10min,分别在氮气、氧气和空气气氛中,1kHz频率下降温测定了YBa3Fe3O10样品在不同温度下的电阻值,进而计算其电导率。
1.5 氧扩散系数的测量
对于氧化物来说,在恒定温度下突然改变样品的氧分压会引起样品与环境中的氧气发生相互作用,从而引起样品的质量和电学性质发生变化。实验中在测试温度下突然将测试气氛由空气改变为氧气,记录不同时间下厚度为L的样品的电阻R(t),当电阻随着测试时间的延长而基本稳定时,认为此时样品的电阻为R(∞),将电阻转换为电导率,根据电导率变化与时间的关系(式3)可以计算出样品的化学扩散系数D[8]。
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2 结果与讨论
2.1 XRD分析
图1为YBa3Fe3O10粉体的X射线衍射图,分析表明YBa3Fe3O10属于四方对称结构,得到的样品为纯相。
2.2 TG分析
图2为YBa3Fe3O10粉体的TG曲线。400℃之前少量的失重,主要是失去了一些吸附水;在400～650℃之间的失重认为是由于样品失氧产生的;温度高于650℃后没有明显的失重。
2.3 Seebeck系数的测量
图3是YBa3Fe3O10的Seebeck系数随温度变化的曲线。如图3所示,实验条件下YBa3Fe3O10的Seebeck系数均为正值,根据Seebeck效应可知,YBa3Fe3O10材料中的载流子类型为p型。
2.4 氧非化学计量
图4是不同温度下淬火样品的氧非化学计量与温度的关系图。随着温度的升高,氧非化学计量值δ增大,高于400℃后δ显著增大,高于600℃后δ增大不明显。这种趋势与图2的失重趋势吻合。
2.5 电导率
电导率与温度的关系如图5所示。在氧气和空气气氛中,600℃附近电导率由随温度升高而显著增大变为几乎不变;氮气气氛中温度超过400℃后,电导率随温度升高而略有增大。电导率随氧分压的变化规律为σO2>σair>σN2。
按照Kröger-Vink 提出的缺陷符号,电子与氧离子空位形成的反应可以描述为:
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YBa3Fe3O10晶格中Fe4+的d轨道得到电子,价态降低。
2Fe·Fe4++2e=2Fe×Fe3+ (5)
总的缺陷方程可以表达为:
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由式(6)可见,随着氧空位浓度的增加,YBa3Fe3O10中四价铁的浓度减小,三价铁的浓度增加,使得YBa3Fe3O10中Fe的平均价态变小。相同温度下,在氮气气氛中,氧空位浓度最大,相应p型载流子浓度最小,因此YBa3Fe3O10材料在氮气气氛中的电导率小于在空气气氛中的电导率;在氧气气氛中,氧空位浓度最小,p型载流子浓度最大,因此YBa3Fe3O10材料在氧气气氛中的电导率大于在空气气氛中的电导率。
随温度的升高,YBa3Fe3O10中p型载流子浓度减小,氧空位浓度增加,这样YBa3Fe3O10中电子电导率随温度的升高而减小,离子电导率则因氧空位浓度的增加而增加;同时作为电子传输中的散射中心,氧空位浓度的增加不利于电子电导。这些因素综合起来使YBa3Fe3O10样品在3种测试气氛中均出现随温度升高电导率呈两种增大趋势的现象。
2.6 扩散系数
图6为YBa3Fe3O10的氧扩散系数与温度的关系图。图中实线为线性拟合结果。随着温度的升高,氧扩散系数逐渐增大,800℃时氧化学扩散系数为3.0×10-5cm2/s。由Arrhenius 公式:
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计算得出YBa3Fe3O10 样品的氧化学扩散活化能Ea为45.0kJ/mol。
3 结论
采用柠檬酸盐法制备了纯相的YBa3Fe3O10粉体,YBa3Fe3O10随温度升高失氧量增加。 Seebeck系数、氧非化学计量分析和电导率测试结果表明,YBa3Fe3O10载流子类型为p型,缺陷反应方程可表示为:
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随温度的升高,氧非化学计量增加,p型载流子浓度减小,同时氧空位作为电子传输中的散射中心,其浓度增加在提高离子电导率的同时不利于电子电导,因此样品的电导率随温度升高出现先显著增大后变化不显著的现象。相同温度下,在氧气气氛中,氧空位浓度最小,p型载流子浓度最大,因此YBa3Fe3O10在氧气气氛中的电导率大于在空气和氮气气氛中的电导率。800℃时YBa3Fe3O10样品的氧化学扩散系数为3.0×10-5cm2/s。样品的氧化学扩散活化能Ea为45.0kJ/mol。
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半导体性能 篇7
关键词：质子导体,复相电解质,ZnO掺杂,烧结助剂
固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种 全固态高 效、清洁、环境友好的能源转换装置,其广阔的应用前景受到人们的高度关注,被誉为最 有前景的 新能源技 术之一。然而,目前SOFCs还存在一些重大科学和技术问题亟待解决,如较高的工作温度(800~1000℃),这增加了材料的选择难度和制造成本,降低了燃料电池的 使用寿命,严重制约 了SOFCs的商业化发展[1]。因此,提高固体电解质材料在300~600℃的电导率是发展 中低温SOFC实现商业 化需要解 决的关键 问题之一[2,3]。
掺杂的BaCeO3材料因其在中低温下具有较高的质子电导率而受到广泛关注,然而,在600℃以下,其在高浓 度含量CO2 和H2O下的长期稳定性是一个问题,而掺杂BaZrO3在CO2 和H2O下具有非常好的化学稳定性、力学性能和高晶粒电导率,但该材料的难烧结性和高晶界电阻妨碍了该材料的实际应用[4]。Savaniu等[5]设计制备了核壳结构10% (wt,质量分数,下同)BaZr0.9Y0.1O3-d(BZY)(核)—90 % BaCe0.9Y0.1O3-d(BCY)(壳),这种具有核壳结构的复合电解 质提高了 该材料的烧结性能、电导率以 及在CO2气氛下化 学稳定性,在500℃时总电导率为5×10-4S/cm。Khani等[6]对这种核壳结构复合电解质进行了系统的研究,发现这种核壳结构相比直接固溶混合制备的BaZr0.1Ce0.9Y0.1O3-d,烧结性、质子电导率和化学稳定性都有显著提高,其总的电导率从4.1×10-4S/cm(300℃)到9.5×10-3S/cm(600℃)。但上述核壳结构复合电解质材料仍存在烧结温度高和烧结时间长的问题。目前大量文献研究表明ZnO可以大幅降低BaZrO3和BaCeO3基高温质子导体材料的烧结温度,而对电导率没有大的影响[7,8,9,10]。据我们所知,ZnO的引入方式对复合高温质子导体烧结性能和电导率影响的研究没有报道过。
本研究考察了ZnO作为掺杂剂和烧结助剂对BZY-BCY的烧结性能和电导率的影响,通过对复合材料显微结构和电性能进行对比分析,期望寻找出最佳的助烧剂ZnO引入方式,获得高稳定、高电导率的BZY-BCY复相电解质。
1实验部分
1.1粉体的制备
1.1.110 %BZY-90%BCYZn的制备
按BaZr0.9Y0.1O2.95化学计量比称取Ba(NO3)2、Zr(NO3)4·5H2O、Y(NO3)3·6H2O(分析纯),用一定量去离子水搅拌使之完全溶解并混合均匀,加入络合剂柠檬酸(CA)[n(CA)∶n(金属阳离子)=2∶1],逐滴加入NH3·H2O调节混合溶 液pH=7,向混合均匀的溶液中加入单体丙烯酰胺和交联剂N,N′-亚甲基双丙烯 酰胺,再加入2mL引发剂H2O2,在70~80℃下随着水分的蒸发形成凝胶。将湿凝胶放入100℃真空烘箱中充分干燥 后在马弗 炉中于1000℃煅烧3h得到BZY粉末。
按BaCe0.86Y0.1Zn0.04O2.91化学计量比称取Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O、Y(NO3)3·6H2O以及4% molZnO,按上述方法制备BCYZn溶胶,然后将10 %的BZY粉体加入到上述溶胶中,超声5min分散后,400rpm球磨5h,搅拌加热至70~80℃形成聚合物凝胶,在1000℃下煅烧3h得到10% BZY-90% BCYZn粉末,记为BZY-BCYZn。
1.1.210 %BZY-90%BCY-ZnO的制备
采用(1.1.1)的方法制 备10 % BZY-90 % BCY和4%mol的ZnO混合超声5min后球磨5h,球磨介质为乙醇。充分干燥后形成10% BZY-90% BCY-ZnO粉末,记为BZYBCY-ZnO。
1.2块体的制备
将复合粉末放置直径为12mm模具中,利用10T的轴向压力压制厚度为1mm左右的圆片。在空气气氛下1350℃烧结5h形成致密复相电解质块体材料。
1.3材料的表征
采用日本理学公司D/max-RB型X射线粉末衍射仪型对不同方法制得的电解质粉末和薄片进行了物相分析,测试条件为:Cu靶Kα射线,扫描角度20 ~80°,扫描速度6°/min。通过几何测量法测定烧结体的相对密度,并在SSX-550型扫描电子显微镜下观察电解质片的断面形貌。
将银浆均匀涂附在用金相砂纸打磨过的样品两表面上后于700℃下保温30min,随炉降温,得到覆盖 均匀银电 极的电解质样品。将样品固定 在陶瓷夹 具中,以Pt丝为导线,通过Bio-logicSP-200型交流阻抗分析仪测试电解质的电导率,测试频率范围为1Hz-7MHz,扰动电压10mV。阻抗测量在干燥Ar中从650~300℃进行,以50℃为1个测试间隔,在湿润Ar中从600~300℃进行,以25℃为1个测试间隔,每个测试点保温30min,冷却速率为300℃/h,降至300℃时停止测量。湿润Ar条件是让Ar气通过去离子水使气体通过流量计控制在40~100mL/min来实现的。
2结果与讨论
2.1物相分析
图1为纯BCY、BCYZn、BZY-BCY、BZY-BCY-ZnO(烧结助剂)、BZY-BCYZn(ZnO掺杂)及BZY粉末试样 在空气中1000℃下煅烧3h的XRD图谱。从图1可以清晰的对比出在复相结构中基体相BZY和第二相(BCY或BCYZn)所对应的峰位,图1中并没有发 现ZnO所对应的 峰位,这可能是 因为ZnO的掺杂量过少 或者有部 分ZnO以掺杂的 形式进入 到BZY-BCY的晶格中。复相电解质的衍射峰由BZY与BCY或BCYZn的衍射峰叠加而成,并未出现其他衍射峰,表明没有杂质相生成,合成的复相电解质与最初设计保持一致。
图2为BZY-BCY-ZnO和BZY-BCYZn复相电解 质粉体经压片在1350℃烧结5h后的XRD图谱。可以看到BZY对应的衍射峰消失,这可能是因为在高温煅烧条件下部分Zr4+与Ce4+之间形成固 溶体,导致BZY在复相结 构中的含 量减少。
2.2形貌分析
图3(a)和(b)分别表示 与ZnO混合及ZnO掺杂制备 的BZY-BCY-ZnO和BZY-BCYZn块体在1350℃烧结5h的断裂面扫描电镜图。观察(a)和(b),虽然两种助烧剂引入方式都能达到促进烧结的效 果,但由于ZnO与BZY-BCY两种粉末在机械球磨过程中混合的均匀性降低,导致BZY-BCY-ZnO块体在1350℃烧结5h出现大量的孔结 构,而ZnO以掺杂剂 的形式进入BCY的晶格实现固溶,相当于在凝胶包覆的过程中就将其引入,相比较而言就表现出更佳的均匀性,从而实现了致密烧结。
2.3电性能分析
图4为BZY-BCYZn复相电解质在不同温度和不同气氛下的交流阻抗谱。由图4可看出,在湿润氩气条 件下测得 的阻抗明显低于干燥条件,这种特征随着温度的降低表现得更加明显,表明材料在低温下质子传导占主导。低价元素Y和Zn掺杂取代Ce和Zr,产生带负电荷的Y′Ce、Zn′Ce或Y′Zr,根据电中性原理,必然会产生带 正电的氧 缺陷Vo··或电子空 穴h·,在湿润氩气条件下,通过以下方程式形成质子[11,12]:
因此,氩气气氛下水蒸汽的引入对电导率的 提高有一 定促进作用,同时也证明了材料的质子导电特性。
图5为BZY-BCYZn和BZY-BCY-ZnO复相电解 质的电导率随温度的 变化关系。从 图5可以明显 看出在同 等条件下,BZY-BCYZn的电导率要明显高于BZY-BCY-ZnO的电导率,500℃下的电导率分别为2.3mS/cm和0.9mS/cm。造成电导率差距的原因可能与助烧剂的促烧机制有关,前者Zn掺杂进入晶格中,Zn2+对Ce4+的取代会产生2个有效负电荷,Zn对Ce的固溶取代产生的电荷补偿会增加材料中的空位浓度,从而提高了质子 迁移浓度,对电导率 的提高起 到促进作用。除此之外,还与烧结后块体的致密性有关,致密度的提高也会加快质子的迁移。干湿电导率对比的差距主要是由于材料结构中的氧空位缺陷与H2O发生作用,生成携带质子载流子OH-,尤其在低温,这种作用表现的更为明显,这也符合质子传导的特点。
3结论
与ZnO直接混合 相比,采用ZnO作为掺杂 剂制备的BZY-BCYZn电解质在1350℃/5h的烧结工 艺下具有 更高的致密度和电导率,相比于未 添加ZnO的BZY-BCY复相电解质材料,BZY-BCYZn可降低烧结温度150℃,并且保温时间缩短至5h,而且电导率有显著地提高,1350℃煅烧5h基本达到致密,600℃湿润氩 气条件下 电导率可 达到7.3 mS/cm。因此,在复相电解质材料的制备过程中,采用ZnO掺杂是实现低温烧结和优异电学性能的有效方法。
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