Propiedades estructurales y de transporte en compuestos policristalinos de La1−x Cax CoO3

Abstract

Compuestos de La1−xCaxCoO3 (x=0.00, 0.02, 0.05, 0.08, 0.10, 0.12), fueron preparados utilizando el método de reacción de estado sólido. Su estructura cristalina se determinó mediante análisis de difracción de rayos-X, los cuales muestran una estructura del tipo romboedral hexagonal y sus propiedades morfológicas fueron estudiadas por medio del análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM). Las propiedades de transporte fueron estudiadas a partir de mediciones de resistividad eléctrica ᵖ(T ) y coeficiente Seebeck S(T ), en función de la temperatura y el contenido de calcio. La resistividad eléctrica disminuye con el aumento de la temperatura, alcanzando sus valores mínimos a temperatura ambiente, por debajo de 0.1 -cm en todos los casos. El coeficiente Seebeck es positivo en todo el rango de temperatura estudiado, sugiriendo una conducción dada por portadores de carga positivos. Los valores del coeficiente Seebeck disminuyen con el contenido de calcio en las muestras hasta un dopaje de x=0.08 evidenciando un aumento en la densidad de portadores de carga. Las propiedades termoeléctricas se evaluaron a partir del cálculo del factor de potencia y de la figura de mérito, obteniendo valores máximos cercanos a 401μW/mK2 y 0.025 respectivamente, los cuales permiten proponer estos compuestos como posibles materiales con propiedades termoeléctricas utilizables en desarrollos tecnológicos relacionados con refrigeración de estado sólido.

Abstract. Compounds of nominal composition La1−xCaxCoO3 (x=0.00, 0.02, 0.05, 0.08, 0.10, 0.12) were prepared using the solid state reaction method. Its crystal structure was determined by X-ray diffraction analysis, which shows a rhombohedral hexagonal structure. Morphological properties were studied by scanning electron microscopy (SEM). Transport properties were studied from electrical resistivity ᵖ(T ) and Seebeck coefficient S(T ) measurements as a function of temperature and calcium content. The electrical resistivity decreases with increasing temperature, reaching minimum values close to 0.1 -cm at room temperature. The Seebeck coefficient is positive throughout studied temperature range, suggesting a conduction given by positive charge carriers. The magnitude of Seebeck coefficient decreases with the calcium content suggesting an increase in the charge carrier density. The thermoelectric properties were evaluated by calculating the power factor and figure of merit, which exhibit maximum values around 401μW/mK2 and 0.025, respectively. These results allow us to propose these compounds as thermoelectric material usable in technological applications related to solid state cooling and power generation.