锡银锌合金及其金属间化合物的热性质和电输运性质

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锡银锌合金是一种新型的锡合金,由于其绿色环保以及在电子产业中的广泛应用,因而备受人们的关注,但是对其物理性质还没有进行系统的研究。本文采用真空电弧熔炼法制备了Sn96.5-xAg(3.50Znx (x=0, 1, 1.5, 2)样品及其金属间化合物(Ag3Sn和AgZn样品),利用X射线衍射、差示扫描量热法和物理性能测量系统,对样品的结构、熔点、热性质以及电输运性质进行了系统研究。Sn96.5Ag(3.50样品由Sn相、Ag3Sn相两相组成,而Sn96.5-xAg(3.50Znx (x=1, 1.5, 2)样品都是由Sn相、Ag3Sn相和AgZn相三相组成,其中AgZn相的特征峰会随着Zn掺入量的增加而增多。Sn96.5-xAg(3.50Znx (x=1, 1.5, 2)样品的熔点基本不随Zn的掺入量的改变而变化,分别是508 K、502 K和504 K。声子比热在低温区间偏离德拜模型(出现了Boson峰),分析表明这是由局域振动(爱因斯坦振动)引起的。电阻率在整个温度区间满足Matthiessen定律,表明电子与声子的散射起主要作用。160 K是导热系数的一个分界点,这个温度以上是电子导热系数起主导作用,满足Wiedemann–Franz定律,而这个温度以下是声子导热系数起主导作用。Sn95.5Ag(3.50Zn1和Sn94.5Ag(3.50Zn2样品的Seebeck系数随温度变化曲线呈现同一规律,在低温区是正值,而在高温区是负值。Ag3Sn样品呈单相结构,声子比热和锡银锌样品的趋势相同,在低温区间偏离德拜模型,也是由局域振动引起的。其爱因斯坦温度比锡银锌合金的低,这说明在Sn96.5Ag(3.50合金中添加Zn以后,会使爱因斯坦振动的强度增强。电阻率在很低的温度下(大约60 K以下),是电子的不纯散射和电子与声子散射之间的量子干涉项起主要作用,但是在高温区间,量子效应随着温度的升高而减弱,这时电子与声子的散射起主要作用了。
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