Efectos de la sustitución de manganeso por antimonio sobre las propiedades de transporte en compuestos del tipo Ca0.95Gd0.05Mn1-xSbxO3

Abstract

Utilizando el método de reacción solida fue posible sintetizar compuestos policristalinos con una composición nominal de Ca0:95Gd0:05Mn1-xSbxO3, con 0.00 ≤ x ≤0.10. La caracterización morfológica mostró compuestos con una estructura granular bien definida, donde el tamaño de grano no se altera significativamente con la adición de antimonio. El análisis de difracción de rayos-X evidenció un incremento en el volumen de la celda unitaria con el nivel de antimonio presente. Las propiedades eléctricas se determinaron mediante mediciones de resistividad eléctrica en el rango de temperatura entre 85-300K, todas las muestras mostraron un comportamiento semiconductor, su magnitud decreció con el nivel de dopado alcanzando valores mínimos cercanos a 0,06ohm-cm. El coeficiente Seebeck medido en el mismo rango de temperatura presentó valores negativos, lo cual sugiere una conducción dada por portadores de carga negativos, su magnitud se incrementa a medida que aumenta el nivel de dopado, alcanzado a temperatura ambiente valores máximos cercanos a 230 µV=K. Las propiedades termoeléctricas se evaluaron a través del cálculo de factor de potencia termoeléctrico, el cual presenta un aumento con el nivel de antimonio, alcanzado a temperatura ambiente sus valores más altos cercanos a 0.81 µWK-2cm-1 en el caso de la muestra con x=0.08. Los valores y el comportamiento mostrado por las propiedades de transporte y el factor de potencia termoeléctrico permiten considerar este tipo de cerámicas como materiales termoeléctricos promisorios para el desarrollo de dispositivos convertidores de energía.

Abstract. Using the solid state reaction method it was posible to synthesize polycrystalline compoundswith a nominal composition ofCa0.95Gd0.05Mn1−xSbxO3, 0.00≤x≤0.10. The morpholo-gical characterization showed compounds with granular structure well defined, where thegrain size does not change significantly with the addition of antimony. The X-ray diffractionanalysis evidenced an increase at the volume of the unitary cell with the antimony level pre-sent. Electric properties were determined through electric resistivity measurements in thetemperature range between 85K and 300K, all samples showed a semiconducting behavior,its magnitude decreased with the doping level achieved minimun values close to 0,06Ω−cm.The Seebeck coefficient measured in the same temperature range showed negative valueswhich suggests a conduction given by negative charge carries, its magnitude was increasedwith the doping level, it reached maximum values close to 230μV/K. Thermoelectric proper-ties of the samples were evaluated through the calculus of thermoelectric power factor whichwas increased with the antimony level, reaching at room temperature its highest values closeto 0.81μWK−2cm−1in the case of the sample withx= 0.08. These values and the beha-vior showed by the trasport properties allow consider this type of ceramics as promissorythermoelectric materials to be used in thermoelectric devices.