摘要
[Ca24Al28O64]4+:4e-(C12A7:e-)电子化合物作为一种极具发展前景的阴极材料,在航天航空、催化等领域有着广阔的应用前景.本文采用放电等离子烧结-光学悬浮区域熔炼-高温活性金属Ti还原相结合的制备方法成功获得了C12A7:e-电子化合物单晶体.重点研究了还原时间对C12A7:e-电子化合物的电子浓度及电输运特性的影响,并对其热发射性能进行了研究.电输运测试结果表明:以活性金属Ti作为还原剂,在1373K还原30h后,获得了接近理论电子浓度最大值(2.1×1021cm-3)的C12A7:e-电子化合物,室温下的电导率达到1.96×103Scm-1.在1073K-1373K温度范围内测试了C12A7:e-电子化合物单晶体自由生长面的热电子发射性能,测试结果表明:在测试温度范围内,在1373K,电压为3.5KV时,发射电流密度达到最大值1.31A/cm2,平均有效逸出功为1.91eV,表现出良好的热发射性能.在Xe气气氛中进行了电离测试,观察到了很明显的放电现象,初步表明C12A7:e-电子化合物在空间电推进领域有潜在的应用前景.
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