GaSb添加和Sb掺杂对Mg2Si0.5Sn0.5固溶体热电性能的影响（英文）

利用B2O3助熔剂法结合热压法制备了Mg2Si0.487-2x Sn0.5(Ga Sb)x Sb0.013(0.04≤x≤0.10)固溶体。X射线衍射结果表明样品呈单相。Sb掺杂有效提高了样品的电导率。随温度升高,Mg2Si0.487-2x Sn0.5(Ga Sb)x Sb0.013(0.04≤x≤0.10)样品的电导率降低而塞贝克系数升高。随Ga Sb含量的增多,样品的电导率呈现出先增大后减小的变化趋势。所有样品中Mg2Si0.287Sn0.5(Ga Sb)0.1Sb0.013具有最低晶格热导率,其室温晶格热导率比Mg2Si0.5Sn0.5[11]低15%。由于电导率较高使Mg2Si0.327Sn0.5(Ga Sb)0.08Sb0.013具有最高热电优值,在720 K达到0.61,显著高于基体Mg2Si0.5Sn0.5[11]的最高热电优值0.019。     

GaSb添加和Sb掺杂对Mg_2Si_(0.5)Sn_(0.5)固溶体热电性能的影响(英文)

利用B2O3助熔剂法结合热压法制备了Mg2Si0.487-2x Sn0.5(Ga Sb)x Sb0.013(0.04≤x≤0.10)固溶体。X射线衍射结果表明样品呈单相。Sb掺杂有效提高了样品的电导率。随温度升高,Mg2Si0.487-2x Sn0.5(Ga Sb)x Sb0.013(0.04≤x≤0.10)样品的电导率降低而塞贝克系数升高。随Ga Sb含量的增多,样品的电导率呈现出先增大后减小的变化趋势。所有样品中Mg2Si0.287Sn0.5(Ga Sb)0.1Sb0.013具有最低晶格热导率,其室温晶格热导率比Mg2Si0.5Sn0.5[11]低15%。由于电导率较高使Mg2Si0.327Sn0.5(Ga Sb)0.08Sb0.013具有最高热电优值,在720 K达到0.61,显著高于基体Mg2Si0.5Sn0.5[11]的最高热电优值0.019。     

Effect of GaSb Addition and Sb Doping on the Thermoelectric Properties of Mg2Si0.5Sn0.5 Solid Solutions

利用B2O3助熔剂法结合热压法制备了Mg2Si0.487-2xSn0.5(GaSb)xSb0.013 (0.04 ≤ x ≤ 0.10)固溶体。X射线衍射结果表明样品呈单相。Sb掺杂有效提高了样品的电导率。随温度升高,Mg2Si0.487-2xSn0.5(GaSb)xSb0.013 (0.04 ≤ x ≤ 0.10)样品的电导率降低而塞贝克系数升高。随GaSb含量的增多,样品的电导率呈现出先增大后减小的变化趋势。所有样品中Mg2Si0.287Sn0.5(GaSb)0.1Sb0.013具有最低晶格热导率,其室温晶格热导率比Mg2Si0.5Sn0.5[11]低15%。由于电导率较高使Mg2Si0.327Sn0.5(GaSb)0.08Sb0.013具有最高热电优值,在720 K达到0.61,显著高于基体Mg2Si0.5Sn0.5[11]的最高热电优值0.019     

Sb掺杂Mg2-xZnxSi固溶体的热电性能

利用B2O3助熔剂法结合SPS技术制备了Mg2-xZnxSi0.99Sb0.01(0 ≤ x ≤ 0.1)固溶体。测量了300 K - 780 K温度区间内试样的电导率、塞贝克系数和热导率。发现晶格热导率随Zn取代量的增大而降低。而电导率随Zn取代量的增大而先降低后增大。讨论了影响电导率与晶格热导率的变化规律的具体内在机制。所有样品中x=0.075样品的功率影子最高,在780 K达到1.76 mWm-1K-2,比基体Mg2Si0.99Sb0.01高约18%。x=0.1样品具有最低的晶格热导率,在770 K达到2.86 Wm-1K-1。低晶格热导率使Mg1.9Zn0.1Si0.99Sb0.01具有最高热电优值,在780 K达到0.37。     

钽管封装熔炼及热压制备Ba_xCa_((2-x))Si的热电性能研究

采用钽管封装熔炼和热压烧结技术制备了Ba_xCa_((2-x))Si(x=0,0.01,0.03,0.05)热电材料。利用X射线衍射对样品的物相结构进行表征。在300~873 K内研究了该试样的热电性能。结果表明,Ba_xCa_((2-x))Si块体材料的XRD图谱与Ca_2Si的XRD图谱对应一致,但所有样品中都出现了Ca的衍射峰。当Ba掺杂量为0.03和0.05时,样品Ba_xCa_((2-x))Si中还出现了Ba Si杂相。随着Ba掺杂浓度的增加,电导率逐渐减小,塞贝克系数则缓慢增加。在300~873 K内,Ba_xCa_((2-x))Si(x=0.01)的热导率都低于Ca_2Si的热导率。在550~873 K,Ba_xCa_((2-x))Si(x=0.01)表现了较高的热电优值ZT,在873 K时的最大ZT值为0.17。     

微波辅助MgH2固相反应法制备Mg2Si1-xSnx基热电材料及性能研究

在微波作用下利用MgH2 、纳米 Si粉 、Sn粉和Bi粉进行固相反应,结合电场激活压力辅助合成法（FAPAS）制备了高纯Bi掺杂的Mg2Si1-xSnx（0.4≦x≦0.6）基固溶体热电材料,并对其微观结构和热电性能进行了表征。研究结果表明,MgH2替代传统原料Mg粉显著降低了固相反应温度且防止了Mg的挥发和氧化,同时微波快速低温加热有效抑制晶粒长大,可获得平均晶粒尺寸为200nm的高纯产物。在300-750K的温度区间对样品热电性能进行测试,结果表明细小的片层固溶体组织和Bi的掺杂有效降低了样品热导率,同时改善了其电性能,在600K时,含1.5at%Bi的Mg2Si0.4Sn0.6热电材料具有最大ZT值0.91。     

新能源材料

机械合金化。热压及熔淬法制造热电材料BizTe2.85Seo0.15;引入高密度界面法提高Chimney-Ladder化合物热电性能;用NaAISi合成Mn（AI,Si-1一x）2＋6固溶体及其热电性能;电弧熔炼法和放电等离子烧结法并用的Ba8AI16Si30基笼形包合物的热电性能;二维晶格缺陷对TiO：一,热导率和电导率的影响;过渡族金属氧化物热电势理论研究;在Ga节点掺Cu对AgGaTe2热电性能的影响;与离子液体复合的（Bj,Sb）2Te3基热电材料;在黄铜型结构AgGaTe2的Ga节点掺杂Cu对热电性能影响;过渡族金属氧化物巨大热电势理论     

Na掺杂对AgSbSe_2组织结构和热电性能的影响

采用真空熔炼和热压烧结相结合的方法制备AgSbSe2基热电材料,重点考察Na掺杂对AgSbSe2组织结构和热电输运特性的影响。研究结果表明,Na掺杂显著提高了AgSbSe2的载流子浓度,导致提高电导率和功率因子,进而提高ZT值,在673K时AgNa0.04Sb0.96Se2的ZT值高达1.03。     

Mg2Si的微波固相合成及其热电性能

为了解决Mg2Si传统制备方法中Mg的氧化、挥发等问题,采用微波低温固相反应法合成Mg2Si热电材料。用XRD分析手段研究合成产物的结构及相组成。在300到700K的温度范围内,对材料的电导率、Seebeck系数和热导率随温度的变化进行测量。结果表明,当Mg过量8%、加热功率为2.5kW时,于853K保温30min,可以得到单相Mg2Si热电化合物。在测试温度范围内,Mg2Si具有较高的品质因数ZT值,在600K温度下达到0.13。     

Co对Ni-Mn-Sn系哈斯勒热电合金组织与性能的影响

基于Heusler型合金的各项优异性能,运用机械球磨、真空熔炼以及热处理工艺制备了Co元素掺杂的Ni_(50-x)Co_xMn_(39)Sn_(11)(x=0,2,4,6)系Heusler型系列块体材料。采用光学显微镜,能谱仪对块体试样进行组织结构的表征,利用激光导热仪、热电参数测试系统测试试样的热电性能,研究了不同温度条件下掺杂Co元素对Ni基Heusler型合金材料的组织结构及热电性能的影响规律。结果表明:适量的Co掺杂,可以改善材料的热电性能,使得电导率随掺杂量的增加而增大。掺杂后试样的热电优值升高,且x=6试样在700K获得最大热电优值。     

Influence of Sb doping on thermoelectric properties of Mg2Ge materials

The Sb-doped Mg₂Ge compounds were successfully synthesized by tantalum-tube weld melting method followed by hot pressing and the thermoelectric properties were examined. The effects of Sb doping on the electrical conductivity, Seebeck coefficient, and thermal conductivity have been investigated in the temperature range of 300–740 K. It was found that the Sb doping with sufficient Mg excess increased the electrical conductivity dramatically, leading to enhancement of the power factors. The thermal conductivity was also reduced upon Sb doping, mainly due to mass fluctuation scattering and strain field effects. Mg_2.2Ge_0.095Sb_0.005 showed a maximum thermoelectric figure of merit of ≈0.2 at 740 K.     

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。     

电场激活合成Mg2Si的热电性能研究

用Mg粉和Si粉通过电场激活加压辅助法（Field-activated and Pressure-assisted Synthesis,FAPAS）,在1073 K、50 MPa条件下快速实现了Mg2Si块体热电材料的一步法合成与致密化;合成过程反应物反应完全,产物的XRD曲线的Mg2Si峰型尖锐,占产物含量的99.5%。合成样品的Seebeck系数、电导率、功率因子分别在562K、773 K、600 K时达到最大值,分别为445μVK-1、54.4 Scm^-1、4.35 W/cmK^2。通过对比多种方法合成的Mg2Si热电材料的热电性能发现,FAPASA样品的功率因子比其它方法具有明显的优势。     

B掺杂p型SiGe合金的制备与热电性能表征

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)一步法合金化制备了p型Si₈₀Ge₂₀B_x(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950K时,热导率为1.79W/(m·K)。在1050K时,ZT值达到了0.899。球磨和掺杂的协同作用使得SiGe合金基体内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。     

Ga、K双掺杂P型Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3材料的制备及热电性能

采用真空熔炼和热压方法制备了Ga和K双掺杂Bi0.5Sb1.5Te3热电材料。XRD结果表明,Ga0.02Bi0.5Sb1.48-x Kx Te3块体材料的XRD图谱与Bi0.5Sb1.5Te3的XRD图谱对应一致,但双掺杂样品的衍射峰略微向左偏移。热压块体材料中存在明显的(00l)晶面择优取向。SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征。Ga和K双掺杂可使Bi0.5Sb1.5Te3在室温附近的Seebeck系数有一定的提高,而双掺杂样品的电导率均得到了不同程度的提高,其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3样品的电导率得到较明显的改善。在300~500 K测量温度范围内,所有双掺杂样品的热导率高于Bi0.5Sb1.5Te3的热导率,在300 K附近双掺杂样品的ZT值得到提高,其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3样品在300 K时ZT值达到1.5。     

Bi掺杂Mg2Si的稳定性,弹性性能和电子结构的第一性原理计算

从动力学角度研究合金元素Bi对Mg_2Si的掺杂情况,采用CASTEP中基于密度泛函理论的第一性原理方法分析了合金元素Bi掺杂Mg_2Si的占位情况、结构稳定性、弹性性能和电子结构。计算结果表明:Mg_2Si、Mg-7Si_4Bi、Mg_8Si_3Bi均可稳定存在于体系中,Bi原子优先占据Mg_2Si晶体中Si原子位置,Mg_8Si_4Bi间隙固溶体不稳定存在体系中;Mg_Si、Mg_7Si_4Bi、Mg_8Si_3Bi均为脆性相,掺杂合金元素Bi后可以提高Mg_Si的韧性、合金化能力和导电性;Mg_2Si的成键本质是金属键、共价键和离子键的结合,Bi原子掺杂Mg2Si后产生Bi-Si和Bi-Mg键合作用,有利于提高体系的稳定性。     

硅纳米线复合Mg2Si基热电材料的制备与性能研究

利用溶液法混合粉体并通过电场激活压力辅助烧结(FAPAS)方法制备了不同硅纳米线含量的Mg_2Si基复合热电材料,研究了硅纳米线的掺入及含量对基体材料热电性能的影响。结果表明:硅纳米线掺入后材料电导率大幅降低,塞贝克系数基本不变,热导率小幅降低。随着硅纳米线掺量增加,材料电导率降低,塞贝克系数稍有提高,热导率有升高趋势。硅纳米线掺量为0.1at%的样品在800 K时ZT值达到最高值0.5。     

SPS法制备的三元合金Ag0.405Sb0.532Te的热电性能

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了三元合金Ag0.405Sb0.532Te,并研究了它的输运性能,即Seebeck系数、电导率和热导率。结果表明,当温度从316K上升到548K时,电导率从7.6×104S·m-1下降到6.6×104S·m-1。在438K以上,热导率随温度上升逐渐增加,低于438K时,热导率趋于稳定,约为0.86W·(K·m)-1。无量纲热电优值ZT在548K时取得最大值0.65,稍高于Ag0.365Sb0.558Te三元合金的0.61。与掺Ag的AgxBi0.5Sb1.5-xTe3(x=0～0.4)合金相比,热电性能得到了改善。并再次讨论了AgxBi0.5Sb1.5-xTe3合金中析出的第二相Ag-Sb-Te三元合金的作用机制。     

Ga、K双掺杂对N型Bi_2Te_(2.7)Se_(0.3)材料热电性能的影响

采用真空熔炼及热压方法制备了Ga和K双掺杂N型Bi2Te2.7Se0.3热电材料。XRD分析结果表明,Ga和K已经完全固溶到Bi2Te2.7Se0.3晶体结构中,形成了单相固溶体合金。SEM分析表明,材料组织致密且有层状结构特征。通过Ga和K部分替代Bi,在300~500 K的大部分温度范围内,Ga和K双掺杂对提高Bi2Te2.7Se0.3的Seebeck系数产生了积极的作用,同时双掺杂样品的电导率也得到明显的提高。Ga和K双掺杂样品的热导率都大于未掺杂的Bi2Te2.7Se0.3,Ga0.02Bi1.94K0.04Te2.7Se0.3合金在500 K获得ZT最大值为1.05。