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新世纪以来,能源短缺和环境污染问题日益加重,人们对热电转换材料在废热回收利用方面的潜力给予了极大的关注。CoSb3基方钴矿材料由于其优异的热电性能,成为目前中温区最具应用前景的热电材料。然而高效CoSb3基热电器件的制备受限于高温端连接技术而进展缓慢。 本论文通过选取合适的电极材料和过渡层材料,成功的实现了CoSb3基方钴矿与Ni电极的连接,系统研究了N型和P型元件的高温稳定性和电学性能。获得了以下主要结果: (1)引入Mo-Ti阻挡层,Mo-Cu缓冲层形成多层结构的过渡层,利用SPS烧结实现了N型和P型CoSb3基方钴矿与Ni电极的连接。 (2)N型Yb0.3Co4Sb12/Mo-Ti/Ni三层结构元件发现Mo-Ti过渡层中的少量Mo可以有效降低Yb0.3Co4Sb12/Mo-Ti的界面电阻,与Yb0.3Co4Sb12/Ti元件相比界面电阻由20μΩcm2减少到3μΩcm2。 (3)研究了N型Yb0.3Co4Sb12/Mo-Ti/Mo-Cu/Ni四层结构元件,通过热震实验,确定了Mo-Cu缓冲层的成分和厚度。Mo-Ti/Mo-Cu界面处老化后发生了扩散反应,生成了TiCu和Ti2Cu。Yb0.3Co4Sb12/Mo-Ti界面处老化后形成了具有三层结构的扩散反应层,界面生成物为Ti2Sb,Ti3Sb2,TiCoSb。与Ti作过渡层相比,Mo的引入抑制了扩散反应的发生,降低了扩散反应的速率,减小了界面电阻率。 (4)研究了P型CeFe3CoSb12/Mo-Ti/Ni三层结构元件,实现了p型元件的界面电阻率均为3μΩcm2左右。老化后Mo-Ti/Ni界面处发生开裂,主要原因是热膨胀系数不匹配。 (5)研究了P型CeFe3CoSb12/Mo-Ti/Mo-Cu/Ni四层结构元件,通过热震实验,确定了Mo-Cu缓冲层最优成分为Mo30Cu70。550℃老化三天后,CeFe3CoSb12/Ti界面处生成了大量的TiSb2脆性相,老化6天后,元件在TiSb2相处发生开裂。