B掺杂p型SiGe合金的制备与热电性能表征

SiGe合金作为一种重要的高温热电材料一直被广泛关注并得到商业应用,其n型SiGe合金热电材料的无量纲热电优值(ZT)取得较大进步,但是p型SiGe合金的ZT值仍然较低。本文,以一定化学计量比均匀混合的Si、Ge、B混合粉末为原材料,使用放电等离子烧结(SPS)系统一步法合金化制备了p型Si80Ge20Bx(x=0.5,1.0,2.0)合金热电材料,并对样品的组成、微观形貌、热电性能进行了表征与分析。结果表明,放电等离子烧结过程实现原位合金化并烧结为块体材料。随着B掺杂量的增加,电导率明显提升,热导率显著下降,当温度为950 K时,热导率为1.79 W /(m?K)。在1050 K时,ZT值达到了0.899。球磨和掺杂的协同作用使得SiGe结构基体中产生不同类型的缺陷特征而散射不同波长的声子,导致硅锗合金热导率的降低。