新型热电材料β—Zn4Sb3的电学性能

采用真空熔炼和烧结的方法制备了新型热电材料β-Zn4Sb3。X射线衍射分析表明样品为单相。2种样品从室温到723K温度范围内的电学性能测量表明,β-Zn4Sb3在500K～650K时具有较高的功率因子,真空熔炼样品的性能要优于烧结样品,其功率因子在623K时达到最大值3.9μW.cm^-1.k^-2。β-Zn4Sb3在热电转换领域有潜在的应用前景。     

Zn1+xSb二元体系的相形成和热电性能

在Zn?Sb二元相图固相线以下使Zn和Sb粉末反应并随炉冷却,合成一系列Zn1+xSb(x=0,0.05,0.1,0.15,0.25,0.3)材料,分析Zn–Sb相图中心区域的相形成和热电性能.在此过程中,非化学计量比的混合粉末结晶形成ZnSb和 β-Zn4Sb3相的组合.然后,将材料研磨并热压成致密的ZnSb/β-Z...     

添加Sb的Ga2Te3合金热电性能

本研究采用等摩尔分数的Sb元素替换Ga2Te3中的Ga元素,并利用放电等离子烧结技术制备Ga1.9Sb0.1Te3合金,研究其微观结构和热电性能。结果表明,添加Sb元素后,材料的Seebeck系数为130～240μV/K,明显低于单晶Ga2Te3,电导率为3600～1740??1·m?1,至少是单晶Ga2Te3的17倍,热导率提高近25%。在649K时Ga1.9Sb0.1Te3合金的热电优值(ZT)达到最大值0.1,是同温度下单晶Ga2Te3ZT值的3倍。     

N型YbxCo4Sb12热电材料及涂层的制备与性能研究

采用熔融-退火-放电等离子烧结工艺制备了YbxCo4Sb12（x=0.27,0.28,0.29）合金块体样品。XRD、SEM、EDS分析表明,成功合成了Yb掺杂的单相CoSb3热电材料。当Yb含量从0.27上升至0.29,材料的功率因子随温度的升高呈现先上升后下降趋势,热导率则先下降后上升。由于相对较高的功率因子1815 μWm-1K-2以及较低的热导率2.23Wm-1K-1,合金Yb0.29Co4Sb12在773K时获得较高的ZT值0.62。以磁控溅射法对N型热电元件Yb0.29Co4Sb12进行Al-Ni防护涂层溅射,SEM、EDS表明涂层与基底结合良好,经涂层防护后的Yb0.29Co4Sb12元件热电性能稳定性较好。以钎料Ag40Cu60对热电元件Yb0.29Co4Sb12与电极片Mo50Cu50的接头进行焊接行为研究,发现界面处结合良好,界面处Co、Sb、Yb、Mo等元素未发生严重扩散。     

含稀土硅化铁热电材料的电学性能初探

采用悬浮真空熔炼和800℃,168h真空退火方法制备了含稀土Sm的FeSi2基金属硅化物,并对其晶体结构、See-beck系数、电阻率进行了初步研究。实验发现,名义组成为Fe0.6Sm0.4Si2的试样的热电功率因子从室温时的0.26×10-4W·m-1K-2随温度上升到500℃时的1.6×10-4W·m-1K-2,比不含Sm或含Sm量很少的对比试样高一个数量级左右。其原因被认为是由于Sm的外层4f电子的贡献。     

Co1-xNixSb3材料的制备及其热电性能

采用溶剂热合成再热处理方法制备了Co1-xNixSb3（x=0，0．1）粉末。经X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）分析表明制得的粉末为纳米粉末。粉末经冷压成型后无压烧结得块体试样。扫描电镜（SEM）观察其显微结构表明试样较致密、且晶粒细小。测试了试样从室温至750K的电导率和Seebeck系数，结果表明Ni掺杂使CoSb3的电导率显著提高，在整个测温范围内其功率因子均比不掺Ni的高。     

热压烧结制备Sb2Te3热电材料的微结构研究

采用石英管真空封装高纯度的Sb和Te粉末,在800℃熔炼12h,炉冷后研磨制备Sb2Te3粉末,真空热压烧结(480℃,20 MPa,保温1h),制备出Sb2Te3块体材料.用XRD、SEM和EDS对材料的物相、形貌和成分进行表征.XRD分析表明,真空熔炼合成粉末和热压烧结块体材料的XRD图谱峰与Sb2Te3的标准衍射图谱相对应.Sb2Te3热压块体材料在平行于热压方向的断面上分布有大量层片状结构,层片厚度均小于1μm,在层片状结构之间均匀分布着短的片状结构.与热压方向垂直的断面上也是层片状结构,层片状较短且分布较均匀,层片厚度大多在1μm左右.材料中Sb和Te的原子百分数分别为38.2％、61.8％,接近2∶3的原子百分比.     

定向凝固Ag掺杂Mg3Sb2合金热电性能

通过定向凝固方法可以高效制备Mg₃Sb₂晶体,根据凝固理论计算了平界面生长临界速率,在此速率下可以有效抑制第二相Sb的析出。对不同的凝固速率下的Mg₃Sb₂晶体微观组织进行了分析,表明凝固速率为5μm·s^-1时可以有效减少Mg空位的出现,并在晶体中获得过量Mg原子,有利于更好地提升热电性能。通过消除晶界和Ag元素掺杂有效提升了Mg₃Sb₂晶体的载流子迁移率和浓度,在测试温度区间(300～800K)内,最大电导率值可达309S·cm^-1,同时保持了较高的Seebeck系数值,从而获得了更好的电子传输性能(PF_max=1.2mW·m^-1·K^-2),通过Hall测试和第一性原理计算对此结果进行了验证。Ag掺杂浓度为2.5at%下相应的热电优值最高可以达到0.67,此方法为Mg₃Sb₂基热电材料性能优化提供了新的...     

SnTe热电材料的制备与性能

采用球磨和快速热压的方法制备了SnTe样品。通过改变球磨时间来控制SnTe样品的晶粒大小,再通过改变Sn含量来填补Sn的本征空位,来实现载流子浓度的调控,研究了不同的球磨时间及成分对SnTe材料热电性能的影响。结果表明:控制球磨时间可有效地控制SnTe材料晶粒的大小,降低其晶格热导率;添加适当过量Sn的样品,空穴载流子浓度大幅下降,其低温段的性能得到了大幅度的提升;当Sn的摩尔比过量3%时,空穴载流子浓度下降到2.2×10~(19) cm~(-3)。SnTe材料的热电优值(ZT)在500℃时达到0.76,略高于相同温度下文献所报道。由于本文材料低温段热电性能的大幅优化,其PF_(eng)和ZT_(eng)值显著提高。     

Sb2Se3热电材料的真空熔炼合成及微结构研究

采用石英管真空封装高纯度的Sb、Se粉末,在800℃下熔炼12 h,冷却后制成Sb2Se3粉末,在真空下进行热压烧结(470℃,60 MPa)并保温0.5 h,成功制备出Sb2Se3块体材料。运用XRD,SEM和EDS方法对材料的物相、成分和形貌进行了表征。结果表明,真空熔炼合成粉末和热压烧结块体材料的XRD图谱峰与Sb2Se3的标准衍射图谱(01-072-1184)相对应。Sb2Se3热压块体材料在平行于热压方向的断面上分布着大量的层片状结构,但少量片状结构变得粗大,层片状结构厚度约在1μm以下,并沿某一方向择优生长;垂直于热压方向的断面上微观形貌主要是层片状结构,并出现少量近似球形的结构,层片状结构短而薄,部分变得粗大,晶粒结构不均匀。热压烧结块体材料中Sb和Se的原子分数分别为40.68%,59.32%,接近2∶3。     

β-FeSi2基热电材料的研究进展

介绍了β-FeSi2合金的基本特性和制备方法。评述了目前通过不同的元素掺杂可制得N型或P型β-FeSi2基半导体材料以及在热电性能方面取得的重要大进展。其中掺杂Co,B元素可得到N型β-FeSi2基半导体材料,且掺杂Co,在850K最大ZT值为0.4;而掺杂B,高于800K时Z值是未掺杂3￣6倍,在667K最大Z值为1.18×10-4K-1。掺杂Mn,Cu,Al可获得P型β-FeSi2基半导体材料,掺杂Mn在873K时最大Z值达2×10-4K-1;掺杂Cu可缩短β相的生成时间;掺杂Al,在743K获得的最大Z值为1.55×10-4K-1。指出通过结构优化、组分调整,进一步提高β-FeSi2基合金的热电性能。     

Bi_2Te_3和Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3的机械合金化法制备及其热电性能

用机械合金法制备了Bi2 Te3和Bi0 .5Sb1 .5Te3两种热电材料。XRD分析表明两种材料分别在球磨 1 75h和 31 5h后完全合金化。机械合金化合金粉末冷压后在不同温度烧结并测量了热电性能 ,其中Bi0 .5Sb1 .5Te3材料480℃烧结样的最高Seebeck系数约为 2 0 0 μV/K。     

M-Rh-O热电材料的研究进展

综述了La-Rh-O、Bi-Rh-O、Cu-Rh-O、Ca-Rh-O、Zn-Rh-O、Li-Rh-O系列铑基氧化物热电材料的最新研究工作,分析其晶体结构、制备方法、元素掺杂对热电性能的影响,认为铑基氧化物热电材料是目前很有潜能的新型热电材料。     

电弧工艺参数对合成Sb2Te3热电粉末材料的影响

以单质Sb,Te粉末为原材料,采用真空电弧等离子体蒸发法对原材料进行加热、蒸发、气化并在收集体表面进行化学反应形成粉末,从而合成Sb<,2>Te,热电粉末材料.研究了电弧电流和氩气压力对合成Sb<,2>Te,热电粉末材料的平均粒径和生产率的影响,并通过场发射扫描电镜表征了Sb<,2>Te<,3>热电粉末材料的微观结构.结果表明,在100～175 A,随着电弧电流增大,粉末的平均粒径和生产率增加.在2～8kPa的氩气压力下,随着气体压力增大,粉末的平均粒径和生产率增大,粉末团聚较明显.     

真空熔炼及热压烧结Sb2Se3热电材料的微结构研究

采用石英管真空封装高纯度的Sb粉和Se粉,在800℃下熔炼8h,冷却后制成Sb2Se3粉末,在真空下进行热压烧结(470℃,60 MPa)并保温0.5 h,制备出Sb2Se3块体材料。运用XRD、SEM和EDS法对材料物相、形貌和成分进行了表征。结果表明,真空熔炼合成粉末和热压烧结块体材料的XRD图谱与Sb2Se3的标准衍射图谱(01-072-1184)相对应;Sb2Se3热压块体材料在平行和垂直于热压方向的断面上都分布着大量的层片状结构,平行于热压方向的断面上层片状结构沿某一方向择优生长,而在垂直于热压方向的断面上层片状结构分布更均匀,结晶更充分;材料中Sb和Se的原子百分比分别为40.68%、59.32%,接近于2∶3。     

Bi-Te基热电材料的研究进展

阐述了Bi2Te3热电材料的基本特性，评述了Se，TeL4，SiC，RE（La，Ce等）的掺杂对BiTe材料热电性能的影响，以及国内外掺杂Bi—Te基热电材料的研究进展。介绍了Bi—Te基合金的制备技术的发展。最后指出通过材料的结构优化、组分调整及制备技术的改进，可以进一步提高材料的热电性能，得到理想的热电优值。     

加Y和Y2O3对β-FeSi2热电性能的影响

热电发电可直接将热能转变成为电能,是一种颇受青睐的无公害发电方法。这种发电方法即不产生废气、机械振动和噪声,又不需要维护。半导体二硅化铁β-FeSi2原料来源丰富、抗氧化性好且无毒性,是一种在高温(直到1200K)范围很有实用价值的热电材料,但它的热电性能尚须改进。为了改进8-FeSi2的热电性能,提高电阻率、热电动势系数以及减小导热率都是很重要的。     

含钌热电材料研究进展

热电材料是能够利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料,其转换效率取决于材料的热电优值ZT。介绍了几种典型的钌基合金的晶体结构特征及其热电性能,论述了钌掺杂对合金热电性能的影响规律,阐述了含钌热电材料研究现状。     

两元P—型梯度结构热电材料FeSi2／Bi2Te3的制备与性能

采用热浸焊法用纯Sn作为过渡层制备了P－型FeSi2/Bi2Te3梯度结构热电材料并对其热电性能进行了测试,发现当热端温度在510℃以下时,梯度结构热电材料的平均Seebeck系数保持恒定,达220uV/K至250uV/K左右,显著高于单一均质材料（Bi2Te3和β－FeSi2)在相同温度范围内的平均Seebeck系数,梯度结构热电材料的输出功率较单种材料高1．5至2倍以上,且当材料经190℃,100h与200h的真空退火后,输出功率几乎不变,金相观察表明,在Sn层与两半导体界面处,没有明显的Sn 扩散迹象,说明在所试验的条件下,用Sn作为过渡层热稳定性较好。     

新型碳纳米管薄膜热电材料

<正>日本首都大学(东京)等单位研究团队发现,高纯度半导体型单层碳纳米管(S-SWCNT)薄膜具有优良的将热能转变为电能的特性,其塞贝克系数不亚于已经实用化的Bi2Te3热电材料。由于这种薄膜的塞贝克系数与其所仿S-SWCNT比率密切相关,所以通过改变比率的方法很容易制成热电转换组件。通过理论计