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热电材料作为一种能够直接转换热能和电能的功能材料,具有很好的应用前景。为了促进热电材料为基础的热电技术的市场化,必须进一步提高热电性能。Bi2Te3及其固溶体合金是室温附近热电性能最好的p型热电材料,而GeTe基热电材料也是中温区热电效应的经典材料之一,本文通过优化成分尝试提高这两个系列材料的热电性能。本文采用高能球磨和热压烧结的方法,制备出具备相对密度高、晶粒结晶性好、晶粒尺寸微米甚至亚微米的p型热电块材。 p型BixSb2-xTe3合金中最好的成分为Bi0.5Sb1.5Te3,它的最大无量纲热电优值ZT值在325 K时达到了1.3左右;相对于纯Bi2Te3和GeTe材料热电性能都有了大幅度地提升,主要是由于于晶格热导率的大幅度降低和材料功率因子(S2σ)的提高。对于掺杂Sn元素的Bi0.5Sb1.5Te3的试样,由于Sn掺杂降低材料的空位和反位缺陷浓度导致材料的载流子浓度,试样在塞贝克系数在提高的同时也降低了材料的电导率。对于掺入(AlxZn1-xO、TiO2、GeTe和Al粉)的p型Bi0.5Sb1.5Te3试样,异质杂质的掺杂导致晶格内部的空位、反位缺陷和异质界面增加,载流子浓度增加后,电子热导率的增加抵消了晶格热导率的下降,材料的无量纲热电优值ZT并没有获得提升。如何降低在该系列异质杂质掺杂样品的载流子浓度成为该组实验下一阶段研究的内容。 掺杂Sb元素的系列试样SbxGe1-xTe(x=0.1,0.3,0.4,0.5)中,Sb0.04Ge0.96Te成分的热电无量纲优值在727 K的时候最大达到了1.73。Sb的掺杂降低了GeTe的电导率和热导率。这是由于Sb元素掺杂降低材料的Ge空位浓度从而降低了材料的空穴浓度降低所致,掺杂后试样的功率因子变化不大,热导率得到了大幅度地降低,晶格热导率和电子热导率的都降低了。GeTe基热电材料在Si掺杂后块材热膨胀的稳定性有了明显的提升。