Cu2Se类液态热电材料扩散阻挡层的研究

首先选用Mo作为Cu_2Se的扩散阻挡层材料,通过一步法热压烧结制备了Cu_2Se/Mo/Cu_2Se三明治结构样品,发现Cu_2Se/Mo异质界面具有极低的界面接触电阻率。但是,Cu_2Se/Mo界面结合强度较差,不利于器件的长时间稳定工作。随后,通过在Mo层中引入活性元素Mn,利用Mn在Cu_2Se中易于扩散的特点,在保持极低界面接触电阻率的同时,显著提高了异质界面的结合强度。高温长时间老化后,Cu_2Se/Mo-Mn界面仍然保持良好的界面结合和低的界面接触电阻率。表明Mo-Mn金属混合相是与Cu_2Se材料相匹配的扩散阻挡层,可用以开发具有良好服役性能的Cu_2Se基热电器件。     

P型Si80Ge20B0.6-SiC纳米复合材料的微观结构与热电性能研究

采用感应熔炼、球磨与放电等离子烧结的方法制备了SiC第二相均匀分布的Si₈₀Ge₂₀B_0.6-SiC纳米复合热电材料。系统研究了细化Si₈₀Ge₂₀B_0.6晶粒尺寸与复合SiC纳米颗粒对材料热电性能的影响。球磨导致的Si₈₀Ge₂₀B_0.6晶粒尺寸的降低显著增加了材料的晶界数量, 进而增强了晶界对中长波声子的散射, 能够有效降低材料的晶格热导。Si₈₀Ge₂₀B_0.6基体中均匀分布的纳米SiC颗粒提供了额外的散射中心和界面,可进一步增强声子散射,降低材料的晶格热导。在纳米结构化与SiC纳米复合的共同作用下, 材料在1000 K 时热电优值ZT达到了0.62, 较基体提高了17%。证明纳米结构化与纳米复合方法能够共同作用于硅锗合金, 提高其热电性能。     

Yb0.3Co4Sb12/Mo-Cu热电元件的界面结构与界面电阻

通过放电等离子烧结(SPS)实现阻挡层Ti-Al、过渡焊接层Ni与热电臂Yb_0.3Co₄Sb₁₂的一体化烧结, 使用Ag-Cu-Zn共晶合金完成热电元件Yb_0.3Co₄Sb₁₂/Ti-Al/Ni与Mo-Cu电极的钎焊连接。扫描电镜(SEM)显示出Yb_0.3Co₄Sb₁₂/Ti-Al/Ni/Ag-Cu-Zn/Mo-Cu接头中各界面结合良好, 无裂纹, 成分分析发现Yb_0.3Co₄Sb₁₂/Ti-Al界面存在AlCo、TiCoSb及TiSb₂等金属间化合物(IMC)。500℃下等温时效30 d后, Yb_0.3Co₄Sb₁₂/Ti-Al界面处的金属间化合物厚度无明显变化; Ag-Cu-Zn/Ni界面处Cu、Zn扩散趋于稳定, Cu-Zn扩散层厚度达到约40 μm。界面接触电阻测试结果表明, 等温时效前后Yb_0.3Co₄Sb₁₂/Ti-Al/Ni/Ag-Cu-Zn/Mo-Cu元件的界面接触电阻率均低于10 μΩ·cm²。