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热电材料是一种能够将热能和电能进行直接转换的功能材料。利用它做成的热电器件,在温差发电和温差制冷等方面具有广阔的应用前景。但是目前研究的热电材料的转换效率较低,极大地限制了其在国民经济中的广泛应用。因此,提高热电材料的转换效率,是实现热电材料规模化使用的关键。而热电材料的转换效率由材料的热电性能所决定,材料的热电性能越好,则材料的转换效率越高。热电材料性能用无量纲热电优值ZT来衡量: (?)式中S为Seebeck系数,σ为电导率,ρ为电阻率,κ为热导率。S2σ或者叫做材料的功率因子,决定了材料的电学性能。目前所研究的热电材料的ZT值均小于1,不能达到实际应用的需要。所以,提高材料的热电优值,是提高热电转换效率的关键。方钴矿(Skutterudites)类热电材料由于具有大的载流子迁移率,大的Seebeck系数和高的电导率而在近年来引起热电材料研究者的广泛关注。通过填充和掺杂等手段,能够有效地提高该类材料的功率因子,并降低其热导率,从而提高材料的热电转换效率。本研究通过高温高压合成技术,对CoSb3基方钴矿化合物进行了元素的填充与置换,系统的研究了合成压力以及外来原子的掺杂量对Skutterudites类热电材料电学输运性能的影响。首先以BaN6作为掺杂剂对其进行填充实验。通过XRD分析显示,合成的样品为单相CoSb3结构,空间群Im3,说明通过高温高压方法能够合成方钴矿类热电材料。研究了压力对Ba0.32Co4Sb12化合物的Seebeck系数和电阻率的影响,并对其功率因子进行分析,得到:高压固相反应方法能够迅速合成N型多晶体单相CoSb3化合物;碱土金属Ba被有效地掺进了CoSb3化合物的空洞中;合成压力对制备的样品的电学性质影响显著,在2GPa下合成的Ba0.32Co4Sb12化合物的功率因子最高达到最大值为15.46μWcm-1K-2。。在Ba填充CoSb3化合物的基础上,我们进行了在Sb位固溶Te的高温高压研究。通过对合成样品的电学性能测试可知:以Te为掺杂剂,通过高温高压方法对Sb进行部分置换,能够显著地改善合成样品的电学性能,掺杂后的样品的电阻率全部小于未掺杂的样品;部分样品的Seebeck系数的绝对值得到提高;材料的功率因子增大,在710K达到24μWcm-1K-2,与未掺杂Te的热电材料相比提高了近1.5倍。通过上述研究说明,利用高温高压方法实现对Skutterudites类热电材料的填充与置换,能够有效的提高其电学性质,同时抑制热导率的增大,改善材料的热电性能。