Ag-In-Se(Te)三元基硫族化合物热电性能研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangyp2002
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本文用粉末冶金法结合放电等离子烧结制备了AgInTe2,AgInSe2,Ag3In5Se9三种半导体材料。对于在热电材料领域中的AgInTe2材料,并没有获得足够的认识,主要是由于它的电导率很低。究其原因是存在多种缺陷,例如反位缺陷(InAg)和Te空位(VTe),降低了它的电导率。本次工作制备了Ag缺位的Ag1-xInTe2化合物,并且在814 K,x=0.15时,观察到极低的晶格热导率(κL=0.1 Wm-1k-1)。最高热电优值为0.62,与本征材料相比提高了2倍多。此外,本文还使用Callaway模型分析和阐明了极低热导率κL的原因。本文的研究结果表明,随着Ag空位(VAg)浓度的增加,点缺陷空位浓度也随着增加,同时还调控了晶体结构的畸变程度。证实了银空位(VAg)浓度工程仍然是提升AgInTe2热电性能的有效途径。同样的,目前对AgInSe2半导体化合物的热电性能研究不多。该材料具有较宽的带隙,因此更有利于通过元素掺杂来调控能带结构,从而优化载流子浓度。此外,通过引入多相结构可以引进结构缺陷、增加晶界散射,可以降低晶格热导率。因此本文通过掺杂Ag2Se制备(AgInSe2)(Ag2Se)x复相材料。随着Ag2Se量的增多,电学性能得以大幅度提高。同时,Ag2Se的增加,材料内部的晶界散射增强,晶格热导率(κL=0.15Wm-1k-1,x=0.3,T=845 K)也进一步降低。最终材料的热电优值提升到0.88(x=0.3),约是本征AgInSe2的2.7倍。为了提高Ag3In5Se9的热电性能,本文还在该化合物的基础上采用Cu替换Ag制备出Ag3-xCuxIn5Se9样品。研究表明,材料的ZT值从本征的0.3提高到0.46(x=1)。说明同族元素掺杂仍然是提升热电性能的有效途径。该论文有图32幅,表14个,参考文献165篇
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