透明导电氧化物(transparent conductivity oxides, TCOs)因具有高的电导率(～106 S/m)和可见光透过率(～80%),被大量应用于平板显示器、太阳能电池、光电探测器、发光二极管等。目前大规模应用的n型TCOs主要是ITO、ZnO、SnO2等。自1997年，Kawazoe等提出了化学价带修饰理论(chemical modulation of the valence band, CMVB),设计并制备了铜铁矿结构的c轴择优CuAlO2薄膜，其室温电导率σ约100 S/m, 可见光透过率约80%,禁带宽度Eg约3.5 eV,是一种p型半导体材料。CuAlO2的空穴导电可能源于自发形成的阳离子空位和间隙氧，因此人们对铜铁矿材料体系空穴的起源和掺杂改性进行了大量的研究。

铜基铜铁矿CuMO2 (M=Al、Cr、Ga、Fe等)族，其晶体结构是由导电的Cu 层和绝缘的MO6层沿c轴交替堆垛而成，带隙为3.0～3.7 eV,制备的薄膜具有透明导电性，但电导率不理想。这种导电层-绝缘层交替堆垛的层状晶体结构，可以通过掺杂提高面内的载流子输运，产生大的热电输运各向异性，以及可能的“电子晶体-声子玻璃”的特征。目前，该体系的研究主要集中在优化透明导电性，特别是通过掺杂来提高电性能，而掺杂对热导率影响的研究相对薄弱。如Zn、Ca、Ag掺杂CuAlO2、Mg掺杂CuCrO2的热导率相比于未掺杂的有所增大，文献认为是因为高热导率的杂相CuO的出现及致密度的提高，未深入讨论掺杂对载流子热导率及晶格热导率的影响机制。

本文采用固相反应法制备了CuAl1-xMgxO2(x=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04)系列多晶，通过XRD、SEM、不同温度下的电阻率、热扩散系数、声速等的测量，研究CuAl1-xMgxO2多晶的微结构、电热输运、Mg掺杂效应，并对其晶格热导率展开了讨论。

实 验

采用固相反应法，通过在空气中二次烧结(1100 ℃/12h 1150 ℃/12h)制备CuAl1-xMgxO2 (x=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04) 共6个组分系列多晶。将Cu2O(纯度99%)、Al(OH)3(纯度99.99%)、MgO(纯度99.99%)按摩尔比称量混合、充分研磨2h、压片，进行1100℃/12h的一次烧结；再次研磨、压片，进行1150℃/12h的二次烧结。