Thermoelectric power in reduced pure and Nb-doped TiO2 rutile at high temperature

Abstract

The nature of defects in reduced pure and Nb-doped TiO2 rutile is investigated at high temperature by Seebeck coefficient measurements. The classical point defect model approach allows a good fit of the theoretical curves to experimental data. In undoped rutile, the main defects should be titanium interstitials in a large oxygen partial pressure range. For small departures from stoichiometry, the influence of impurities and band to band thermal excitation is discussed. In the case of Nb-doped rutile, two kinds of compensation may occur. Some conclusions related to transport phenomena in such materials are drawn. La nature des défauts dans le rutile pur ou dopé avec Nb2O5 est étudiée à haute température par effet Seebeck. Le modèle classique des défauts ponctuels permet une bonne interprétation des résultats. Dans le cas du rutile non dopé, le défaut principal semble ětre le titane interstitiel dans un grand domaine de pression partielle d'oxygène. L'influence des impuretés et de l'ionisation intrinsèque est étudiée pour de faibles écarts à la stoechiométrie. Les résultats sont ensuite appliqués au cas du rutile dopé au niobium. La compensation de charge peut ětre effectuée par deux mécanismes différents. On souligne leur importance pour l'étude des phénomènes de transport dans cet oxyde.