Thermopower and electrical conductivity of single crystal and polycrystalline CoO

Abstract

Comparative studies of both electrical conductivity and thermopower (Seebeck effect) were carried out for undoped Co1z.sbnd;yO involving both single crystal and polycrystalline specimens within the temperature range 1223–1473 K and under oxygen partial pressure range 10–105 Pa. It was observed that the reciprocal of oxygen pressure exponent determined by thermopower (nα) and electrical conductivity (nσ) for both single crystal and polycrystalline CoO increases with temperature. The parameter nα assumes much higher values than nσ for both specimens. The mobility of electron holes increases with non-stoichiometry (y) for both the single crystal and the polycrystalline specimen. Based on the electrical conductivity data on temperatures it was concluded that conduction in CoO occurs according to the hopping model rather than the band model. The effect of p(O2) on the exponent of the oxygen pressure dependence have been considered in terms of interactions between the defects in this region. Die elektrische Leitfähigkeit und die Thermokraft (Seebeck-Effekt) von undotierten Co1z.sbnd;yOEin- und Vielkristallproben wurden für den Temperaturbereich 1223–1473 K bei einem Sauerstoffpartialdruck zwischen 10–105 Pa untersucht. Dabei zeigte sich, daß der Kehrwert des Sauerstoffdruckexponenten, bestimmt aus der Thermokraft (nα) und der elektrischen Leitfähigkeit (nσ), sowohl für CoOEin- als auch für CoO-Vielkristallproben mit der Temperatur zunimmt. Für beide Probenarten erreicht der Parameter nα wesentlich höhere Werte als nσ. Die Mobilität der Elektronenfehlstellen nimmt mit der Nichtstöchiometrie (y) sowohl für Ein- als auch für Vielkristallproben zu. Augrund der Variation der elektrischen Leitfähigkeit mit der Temperatur wurde geschlossen, daß die Leitfähigkeit in CoO entsprechend dem ‘hopping’ Modell und nicht dem ‘band’ Modell erfolgt. Der Effekt von p(O2) auf den Exponenten des Sauerstoffdruckes wurde bezüglich der Wechselwirkung zwischen den Defekten diskutiert. Nous avons procédé à une étude comparative d'échantillons mono et polycristallins de Co1z.sbnd;yO, non dopés, du point de vue de la conductivitéélectrique et du comportement thermoélectrique (effect Seebeck), dans la gamme de températures 1223–1473 K et sous une pression partielle d'oxygène variant de 10 à 105 Pa. Nous avons observé que l'inverse de l'exposant de la pression d'oxygène, déterminé par la constante thermoélectrique (nα) et la conductivité électrique (nσ) pour les échantillons monocristallins ou polycristallins augmente avec la température. Le paramètre nα suppose des valeurs plus élevées que le paramètre nσ ceci pour les deux types d'échantillons. La mobilité des trous d'électrons augmente avec l'écart à la stoechiométrie (y) pour les deux catégories. La variation de la conductivité avec la température nous conduit à penser que la conduction dans CoO est une conduction par sauts plutôt qu'une conduction de bande. L'effet de p(O2) sur la mobilité des trous, aussi bien que sur l'exposant de la variation de la pression d'oxygène est examiné en termes des interactions entre les défauts.