Resistivity and thermoelectric power of Ni—Al ferrites

Abstract

The thermoelectronic power (α) of the system NiAlxFe2−xO4 and dc electrical resistivity (ϱ) are studied as a function of temperature and composition (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1). The single phase spinel structure is verified by X-ray analysis. The conductivity in these compounds is explained in the light of the hopping mechanism. The results show that the resistivity increases with increasing aluminium content and the activation energy of conductivity in the paramagnetic region is higher than that in the ferrimagnetic region. The transition temperature (Tc) shifts to lower temperatures with increasing aluminium content. The thermoelectric power measurements indicated that the conductivity is due to compensation of electrons and holes. The majority of carriers are holes when the Al3+ replaces 50% of Fe3+ in the samples. The drift mobility μn for electrons is calculated at different temperatures. It increases exponentially with temperature as expected in case of ferrites and the values ranged between 10−4 and 10−6 cm2/Vs at room temperature. Die Thermospannung (α) des Systems NiAlxFe2−xO4 und der elektrische Gleichstromwiderstand (ϱ) werden in Abhängigkeit von Temperatur und Zusammensetzung (x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 und 1) untersucht. Die einphasige Spinelstruktur wird durch Röntgenanalyse bestätigt. Die Leitfähigkeit in diesen Verbindungen wird mit dem Hoppingmechanismus erklärt. Die Ergebnisse zeigen, daß der Widerstand mit wachsendem Aluminiumgehalt ansteigt und daß die Aktivierungsenergie der Leitfähigkeit im paramagnetischen Bereich höher ist als im ferrimagnetischen Bereich. Die übergangstemperatur (Tc) verschiebt sich mit wachsendem Aluminiumgehalt zu niedrigeren Temperaturen. Die Thermospannungsmessungen zeigen, daß die Leitfähigkeit durch Kompensation von Elektronen und Löchern hervorgerufen wird. Die Mehrheit der Träger sind Löcher, wenn Al3+ 50% des Fe3+ in den Proben ersetzt. Die Driftbeweglichkeit μn für Elektronen wird für verschiedene Temperaturen berechnet. Sie nimmt exponentiell mit der Temperature zu, wie im Fall der Ferrite erwartet, und die Werte liegen zwischen 10−4 und 10−6 cm2/Vs bei Zimmertemperatur.