【摘 要】
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室温下赝三元半导体材料具有优良的热电性能,但是热电的转化效率较低,如何提高赝三元半导体材料的热电性能是一直以来的研究重点。选择最适的制备方法也是提高热电性能的方式之一,机械化合金法可以使材料尺寸均匀、结构化强能较好的提高热电性能。本文采用机械化合金法制备N型赝三元半导体材料,在赝三元基热电材料中按照SiC浓度0 wt%、0.5 wt%、1.0 wt%、1.5 wt%的比例用球磨机球磨三小时进行混合
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室温下赝三元半导体材料具有优良的热电性能,但是热电的转化效率较低,如何提高赝三元半导体材料的热电性能是一直以来的研究重点。选择最适的制备方法也是提高热电性能的方式之一,机械化合金法可以使材料尺寸均匀、结构化强能较好的提高热电性能。本文采用机械化合金法制备N型赝三元半导体材料,在赝三元基热电材料中按照SiC浓度0 wt%、0.5 wt%、1.0 wt%、1.5 wt%的比例用球磨机球磨三小时进行混合,混合后热压制备SiC掺N型赝三元半导体材料块体样品。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行微观结构分析,通过测试材料的电导率、Seebeck系数、热导率分析SiC掺赝三元半导体材料的热电性能。微观结构分析表明,对N型未掺杂赝三元粉末烧结后,XRD衍射峰明显变高,半高宽变窄,晶粒得到增长,原子间结合的更加紧密。根据XRD图谱显示SiC浓度为0.5 wt%时随着烧结温度的升高,衍射峰变高,半高宽变窄,说明随着烧结温度的增大材料的晶格化程度增强。根据SEM结果显示,随着烧结温度增大能够促进晶粒生长,出现层状结构,说明晶粒间的空隙减小,与XRD结果吻合。由热电参数的测试结果可知,随着SiC浓度的增大,材料的Seebeck系数绝对值先增大后减小,电导率与热导率随SiC浓度的增大均逐渐降低,原因是SiC浓度增大导致材料内部引入更多的缺陷能级有效质量增大,同时载流子的散射效应也在不断增强。随着烧结温度从200℃开始升高,晶体化程度不断增强,声子和电子的散射效应减弱,在烧结温度高于340℃以上时,材料内部的封闭空隙受热膨胀显著,导致材料Seebeck系数绝对值与热导率先增大后减小,电导率则逐渐升高。材料的Z值随着SiC浓度的增大而降低,随着烧结温度的升高Z值先增大后减小。SiC浓度和烧结温度都改变了SiC掺N型赝三元半导体材料的热电性能。
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