能带调控与点缺陷工程改善Cu12Sb4S13的热电性能

TB34; 研究采用廉价高价元素Ga取代Cu,利用高温熔融、退火结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了Cu12-xGaxSb4S13(x=0,0.05,0.1和0.15)热电材料,并对样品的物相组成、能带结构和热电性能进行了表征与分析.结果表明,Ga掺杂能够在导带附近引入杂质带,起到施主能级的作用,降低空穴载流子浓度,提高材料的Seebeck系数.同时,随着Ga掺杂量的增加,热导率显著下降,当温度为770 K时,Cu11.85Ga0.15Sb4S13样品热导率下降到1.20 W/mK,比本征材料降低了 29％.最终,Cu11.9Ga0.1Sb4S13样品获得最佳的热电性能,在770 K时ZT值...

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Published in功能材料 Vol. 55; no. 8; pp. 8201 - 8207
Main Authors 杨超, 姜淑印, 李世叶, 王杰, 张晋, 成世兴
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 河南理工大学化学化工学院,河南焦作 454000%山西亚美大宁能源有限公司,山西晋城 048100%山西科技学院材料科学与工程学院,山西晋城 048011 30.08.2024
山西科技学院材料科学与工程学院,山西晋城 048011
Subjects
Seebeck coefficient
thermoelectric
掺杂
热电性能
Seebeck系数
doping
能带结构
band structure
热导率
thermal conductivity
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ISSN1001-9731
DOI10.3969/j.issn.1001-9731.2024.08.027

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Summary:TB34; 研究采用廉价高价元素Ga取代Cu,利用高温熔融、退火结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了Cu12-xGaxSb4S13(x=0,0.05,0.1和0.15)热电材料,并对样品的物相组成、能带结构和热电性能进行了表征与分析.结果表明,Ga掺杂能够在导带附近引入杂质带,起到施主能级的作用,降低空穴载流子浓度,提高材料的Seebeck系数.同时,随着Ga掺杂量的增加,热导率显著下降,当温度为770 K时,Cu11.85Ga0.15Sb4S13样品热导率下降到1.20 W/mK,比本征材料降低了 29％.最终,Cu11.9Ga0.1Sb4S13样品获得最佳的热电性能,在770 K时ZT值为0.7,相比本征材料提高了 40％.
ISSN:1001-9731
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2024.08.027