Thermoelectric properties of oxides and related materials

Las películas delgadas y superredes de titanato de estroncio dopados con niobio (SrTiO3 son un tipo de material que ha mostrado ser cada vez más interesante para propósitos termoeléctricos debido a sus propiedades estructurales, térmicas y eléctricas sintonizables. Además de su estabilidad a altas temperaturas, otras ventajas de STO sobre los materiales termoeléctricos tradicionales incluyen su no toxicidad y abundancia. En el presente trabajo se ha demostrado la versatilidad del crecimiento de capas delgadas de SrTiO3 en diversos sustratos y su idoneidad para crecer en multicapas también. En esta investigación se presenta un exhaustivo estudio sobre la influencia de la concentración de dopaje de Nb, del tipo de sustrato (LaAlO3, LSAT, NGO, SrLaAlO4, DyScO3 y SiO2) y el espesor de la película sobre las propiedades estructurales y termoeléctricas de películas delgadas SrTiO3 crecidas por deposición de láser pulsado (PLD). En este trabajo se analizaron concentraciones de dopaje de Nb (2, 5 y 15% en moles) y se encontró que la concentración de 2% en moles produjo la mayor potencia termoeléctrica (o termopower como se conoce del Ingles). Medidas del tipo Van der Pauw, Seebeck y 3-omega han sido utilizadas para las caracterizaciones termoeléctricas. La conductividad térmica de las películas delgadas con espesores entre 30-200 nm fueron medidas por el método 3ω, observandose una reducción de 8 y 3 veces en sustratos LAO y LSAT, en comparación con los valores de 12 y 5.1W / mK, respectivamente observados en su versión continua. El origen de esta drástica reducción ha sido asociado con defectos estructurales revelados por la microscopía electrónica de transmisión de alta resolución. Encontramos que se obtuvieron propiedades termoeléctricas optimizadas en películas STO de 50 nm de espesor con baja concentración de dopaje Nb crecidas en LSAT. LSAT demostró ser un excelente sustrato debido a la correspondencia de sus parámetros de red con las de las películas de STO. Las máximas figuras de mérito termoeléctrica ha sido encontradas para capas con concentración de dopaje del 2% moles de Nb mostrando valores en el orden de ZT = 0,35 y 0,8 para películas crecidas en un sustrato de LaAlO3 y LSAT, respectivamente, ambos valores obtenidos a temperatura ambiente. También se crecieron capas múltiples de STO dopado y no dopado, en forma de superredes de cinco periodos y se encontró que exhibían un gran coeficiente de Seebeck de -650 μV / K. Se discuten estos resultados conside