Low thermal expansion behavior and transport properties of Ni and Ge co-doped manganese nitride materials at cryogenic temperatures
Low thermal expansion behavior and transport properties of Ni and Ge co-doped manganese nitride materials at cryogenic temperatures
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Ni、Ge共掺杂氮化锰材料在低温下的低热膨胀行为和输运特性
DOI：
10.1007/s00339-010-5547-x
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发表时间：
2010-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Xu, Xiangdong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Huang, Rongjin;Chu, Xinxin;Wu, Zhixiong;Li, Laifeng;Xu, Xiangdong
采用机械球磨-固相烧结法制备了一系列镍锗共掺杂氮化锰材料。在77-300 K温度范围内研究了它们的热膨胀性能和电导率、热导率。结果表明，Ni、Ge共掺杂氮化锰材料具有负热膨胀（NTE）特性，且随着Ni含量的增加，NTE的工作温度窗口向低温区移动，工作温度窗口内的线性热膨胀变化量（ΔL/L（300 K））减小。这两个因素的组合导致低温下的低热膨胀系数（CTE）。Mn_3（Cu_（0.2）Ni_（0.4）Ge_（0.4））N的平均热膨胀系数在190-77 K范围内降为“零”。Ni和Ge共掺杂的氮化锰材料的电导率和热导率的值分别在2-3×103（ohm cm）-1和1.6-3.4 W（m K）-1的范围内。
A series of Ni and Ge co-doped manganese nitride materials were fabricated by mechanical ball milling followed by solid-state sintering. Their thermal expansion properties and electrical and thermal conductivities were investigated in the temperature range of 77–300 K. The results show that Ni and Ge co-doped manganese nitride materials have negative thermal expansion (NTE), and the operation-temperature window of NTE shifts toward the lower temperature region and the variation of linear thermal expansion (ΔL/L(300K)) in the operation-temperature window of NTE decreases with increasing Ni content. The combination of these two factors results in a low coefficient of thermal expansion (CTE) at cryogenic temperatures. The average CTE of Mn3(Cu0.2Ni0.4Ge0.4)N drops to ‘zero’ in the temperature range of 190–77 K. The values of electrical and thermal conductivities of the Ni and Ge co-doped manganese nitride materials are in the ranges of 2–3×103(ohm cm)−1and 1.6–3.4 W (m K)−1, respectively.
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