研究目的
研究Fe掺杂对CuAlO2载流子浓度提升的影响。
研究成果
研究了Fe掺杂CuAlO2中载流子浓度的影响机制。当Fe含量为10 at.%时，CuAlO2样品获得最大载流子浓度8.09 × 10^17 cm^-3。这种载流子浓度的变化源于双效应对CuAlO2空穴密度的共同作用：二价金属离子(Fe2+)掺杂与过量氧(O2+δ)。
研究不足
研究发现，CuAlO2中Fe掺杂含量的极限为x < 0.20，超过该值后样品会呈现以铜铁矿相、氧化铜相、CuAl2O4相和CuFe2O4相为主的混合相态。
1：实验设计与方法选择：
采用固相反应法合成了铜铁矿型CuAl1?xFexO2粉末。通过X射线光电子能谱（XPS）和X射线吸收光谱（XAS）测定各元素的原子离子浓度与氧化态。
2：样品选择与数据来源：
以高纯度CuO（99.99%）、Al2O3（99.99%）和Fe2O3（99.99%）粉末作为起始原料。
3：99%）、Al2O3（99%）和Fe2O3（99%）粉末作为起始原料。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：使用布鲁克D8 Advance仪器进行X射线衍射（XRD）分析；扫描电子显微镜（SEM，蔡司EVO MA10）；分别在泰国同步辐射光源研究所（SLRI）的5.2号和2.2号光束线站进行XPS和XAS测试；采用VersaLab?仪器在1.5 T磁场下测量霍尔效应以确定电学性能。
4：2号和2号光束线站进行XPS和XAS测试；采用VersaLab?仪器在5 T磁场下测量霍尔效应以确定电学性能。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：将化学计量比的粉末混合物用氧化铝研钵研磨4小时，随后在空气中1373 K煅烧24小时并快速冷却至室温。煅烧后再次研磨CuAl1?xFexO2粉末2小时。将固溶体粉末在10 MPa压力下压制成直径12 mm、厚度2.5 mm的陶瓷坯体，再次在空气中1373 K煅烧12小时并快速冷却至室温。
5：5 mm的陶瓷坯体，再次在空气中1373 K煅烧12小时并快速冷却至室温。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：载流子浓度变化与CuAlO2中Cu2+/Cu1+比例相关。
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CuO
99.99%
Starting material for synthesis
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Al2O3
99.99%
Starting material for synthesis
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Fe2O3
99.99%
Starting material for synthesis
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Bruker D8 Advance
Bruker
X-ray diffraction analysis
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Zeiss EVO MA10
Zeiss
Scanning electron microscopy
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VersaLab?
Hall effects measurement
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