Estudio de las propiedades de transporte eléctrico de la cobaltita YBaCo4O7+d por medio de mediciones de termopotencia

Abstract

El material YBaCo4O7+δ es uno de los materiales que ha despertado gran interés como termoelemento dada su estabilidad química y sus interesantes propiedades eléctricas y térmicas. En esta investigación se reporta el crecimiento de películas delgadas de YBaCo4O7+δ, por la técnica de pulverización catódica (Sputtering), bajo condiciones específica de presión, temperatura, tiempo y distancia fija blanco – sustrato. Las deposiciones fueron hechas sobre sustratos de SrTiO3, LaAlO3, MgO (100), c-Al2O3 (Zafiro C) a temperatura de 700ºC – 750ºC – 800ºC – 850ºC – 870ºC. La caracterización mediante Difracción de Rayos X (DRX) mostró un mejor crecimiento de las películas depositadas sobre MgO, SrTiO3, c-Al2O3, y la morfología fue analizada por microscopía electrónica de barrido. La medida de la resistividad vs temperatura, se realizaron por el método de las 4 puntas y los resultados se analizaron sobre el marco de los modelos de transporte estándar como activación térmica simple (Simple Thermal Activation), pequeño salto de polarón (small polaron hopping) y rango variable de salto de Mott’s (VRH), observando un mejor ajuste de los datos al modelo VRH. El poder Termoeléctrico se midió en función de la temperatura y las variaciones fueron interpretadas en términos de las fases identificadas, las concentraciones y los posibles mecanismos de conducción. El poder termoeléctrico del material se estima con respecto al del oro como material de referencia.

Abstract: YBaCo4O7+δ thin films with a thicknesses of ∼ 180 nm were grown by means of magnetron sputtering technique onto (100)-SrTiO3, (100)-LaAlO3, (100)-MgO, and (0001)-Al2O3 substrates. The structural characterization as performed by X-ray diffraction shows that films deposited on MgO, SrTiO3 and c-Al2O3 substrates grow with preferential orientation in the (203) direction. For LaAlO3 the substrates, the preferred growth is observed in the (212) direction. The coupling between the lattice parameters of the compound and those of the substrates seems to determine the preferred orientation for the growth onto the different substrates. Measurements of the temperature dependence of the resistivity are carried out in standard four-terminal configuration and the results analyzed in the framework of standard transport models like simple thermal activation, small polarón hopping and Mott's variable range hopping (VRH). A better agreement with the experimental data is observed by applying the latter model. The fitting of this model to the experimental data allows for determining important physical parameters related to the electrical conduction in this materials the density of states at the Fermi level. The thermoelectric power was measured as a function of temperature and variations were interpreted in terms of the identified phases, concentrations and the possible mechanisms of conduction. The thermoelectric power of material is estimated with respect to the gold as reference material.