基于GeTe合金熱電性能改性研究.pdf

1、熱電材料在全球能源可持續(xù)發(fā)展解決方案領域對于發(fā)電和制冷具有很好的吸引力,改善材料的熱電性能要求研究者對如何獲得材料的最佳性能參數有清楚的認識。GeTe合金作為一種p型窄禁帶半導體顯示出優(yōu)良的電學性能,其電導率主要取決于GeTe晶格中Ge位提供的兩個空穴載流子,這些載流子不僅使得GeTe合金具有良好的電導率,同樣,Ge位空格也會降低其合金晶格熱導率,這使得G e Te合金可以通過摻雜改善其熱電性能的一種潛在熱電材料。
　　本研究通過

2、化學計量數稱取并真空密封于石英玻璃管中,加熱到1237K進行高溫熔煉然后液氮淬火,將鑄態(tài)合金研磨成粉進行球磨,得到細小粉末。測試樣品采用放電等離子熱壓燒結方法制得,燒結溫度823K,燒結時間5分鐘,軸向壓力為48MPa,脈沖峰值電流為675A。所獲得的樣品具有良好的機械性能,其密度可以達到6.2g/cm3。在GeTe合金中引入Ag元素可以析出Ag8GeTe6,形成(GeTe)1-x(Ag8GeTe6)x贗二元合金,其中x=0.02,0.

3、05,0.08和0.11,其樣品通過熔煉、球磨、放電等離子熱壓燒結方法制得。實驗結果顯示Ag8GeTe6的析出增加了GeTe合金在低溫部分的電阻率,降低了其在高溫條件下的電阻率,穩(wěn)定了G e Te合金電阻率對溫度的依賴性,Ag8GeTe6的析出還略微降低了Seebeck系數,但明顯降低了其熱導率,因而熱電性能得到很大的改善,(GeTe)0.89(Ag8GeTe6)0.11的熱電優(yōu)值系數達到最大值,在673K時,ZT值為1.15。AgxB

4、ixGe1-xTe1+x合金是在GeTe中引入等量的Ag和Bi,這樣一方面可以在 GeTe上析出 AgBiTe2相,另一方面,雜質原子會進入到 GeTe中取代 Ge原子,造成晶格畸變,引起晶格常數的變化,這都會導致材料熱導率的降低,更為重要的是,晶格常數的變化很大程度上提高了材料的 Seebeck系數,因而從本質上改善了材料的熱電性能,其最大的 Seebeck系數可以達到2.00×10-4 V/K,最大優(yōu)質系數在摻雜量為10％時達到了1