Te和Y共掺杂提高n-Mg_(3.2)Sb_(1.5)Bi_(0.5)热电性能的研究

作者：强宇; 康泽鹏; 陈少平; 樊文浩

来源：太原理工大学学报, 2022, 1-12.

• Mg_(3)Sb_(2)
• 载流子浓度
• Te元素
• n型半导体
• 热电性能

Mg_(3)Sb_(2)材料是优秀的中温区热电材料，具有极低的热导率，然而其载流子浓度偏低。本文通过机械合金化法结合放电等离子烧结(SPS)技术制备n型Mg_(3.2)Y_(0.05)Sb_(1.5)Bi_(0.5)Te_(δ)样品，并研究了其热电传输性能。结果表明阴离子位掺杂元素Te可以进一步提高阳离子位掺杂的Mg_(3.2)Y_(0.05)Sb_(1.5)Bi_(0.5)材料的载流子浓度。载流子浓度从5.02×10~(19) cm~(-3)增加到9.76×10~(19 )cm~(-3)，接近理论预测的最佳值，同时功率因子也从10.89 μWK~(-2)cm~(-1)提高到15 μWK~(-2)cm~(-1)。此外，Te元素进入晶格后，材料的晶格热导率也有大幅的降低，从0.92 Wm~(-1)K~(-1)降低到0.68 Wm~(-1)K~(-1)。载流子浓度最高的样品E在750K时zT峰值可达1.6，在300～750K温度范围内的平均zT值可达1.0。本工作证明阳离子和阴离子位共同掺杂对Mg_(3)Sb_(1.5)Bi_(0.5)载流子浓度提高的效果优于单阳离子或单阴离子位掺杂，该掺杂方法有望应用到其它的热电材料性能的优化中。

• 单位
  材料科学与工程学院; 太原理工大学