BiCuOSe基熱電材料的摻雜改性.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、層狀結構的p型半導體BiCuSeO氧硫族化物由于熱導率較低引起了研究者廣泛關注。然而BiCuSeO本征電導率較低,成為限制其應用的主要原因。研究發(fā)現(xiàn),通過摻雜的方法可提升BiCuSeO電導率,從而改善其熱電性能。本文采用了兩步固相反應及放電等離子燒結制備了Mg、Na及S摻雜的BiCuSeO基熱電材料,利用XRD、SEM表征了樣品的物相結構及微觀形貌。利用UlvacRikoZEM-2、NetzschLFA427、DSC、PPMS等測試系統(tǒng)

2、測試樣品的熱電性能。
　　Bi1-xMgxCuSeO(0≤x≤0.125)樣品的研究表明,摻雜樣品均為純相結構。Mg摻雜之后,材料電導率得到提高,熱導率降低,熱電優(yōu)值提升,ZT值在923K時由純相BiCuSeO的0.45提高到Mg摻雜樣品Bi0.95Mg0.05CuSeO的0.67。然而,Mg摻雜效率較低導致空穴載流子濃度增加有限,其電導率的增加也相對較低,熱電優(yōu)值的提升也低于Ca、Sr、Ba的摻雜(Bi0.925Ca0.075C

3、uSeO~0.90,Bi0.875Ba0.125CuSeO~1.1,Bi0.925Sr0.075CuSe~O0.76)。
　　Bi1-xNaxCuSeO(0≤x≤0.02)樣品的研究表明,Na摻雜之后,載流子濃度增加。室溫下,當Na的摻雜量為0.02時,載流子濃度最大為1.3×1020cm?3,功率因子PF最高,高達8×10-4μWcm-1K-2。但是Na摻雜樣品的功率因子隨著溫度的升高而降低,與堿土金屬摻雜樣品的變化趨勢正好相反

4、。當Na的摻雜量為0.02時,在絕對溫度873K下樣品Bi0.98Na0.02CuSeO的ZT值達到最大,約為0.86,比不摻雜樣品在相應溫度下ZT值提高了60％,
　　BiCuSeO1-xSx(0≤x≤0.05)樣品的研究表明,S摻雜之后,S原子取代了BiCuSeO晶體結構中的O原子,晶體結構中Bi-O-Bi鍵的鍵角發(fā)生改變,晶體結構得到改善,載流子的遷移率得到提高,導致電導率增加使功率因子提高。結合其低的熱導率值,摻雜之后材料

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