Mg2Si0.3Sn0.7掺杂Ag和Li的热电性能对比

作者：袁国才; 陈曦; 黄雨阳; 毛俊西; 禹劲秋; 雷晓波; 张勤勇^*

来源：Acta Physica Sinica, 2019, 68(11): 227-235.

• Mg2Si0.3Sn0.7
• 热电性能
• 掺杂
• 晶格热导率

采用两步固相法合成了物相均匀的Mg(2(1–x))Ag2xSi0.3Sn0.7(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)和Mg(2(1–y))Li2ySi0.3Sn0.7 (y=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08)热电材料,测试了室温物理性能和室温至773 K的热电性能,研究了不同掺杂剂的固溶度、微观结构、载流子浓度、电性能和热输运. X射线衍射图谱和扫描电子显微镜图像显示掺杂Ag和Li的固溶度分别为x=0.03和y=0.06.根据单抛物线模型, p型的Mg(2(1–x))Ag2xSi0.3Sn0.7和Mg(2(1–y))Li2ySi0.3Sn0.7的有效质量为1.2m0.对比结果表明:掺杂Ag或Li的最大载流子浓度分别达到4.64×1019 cm–3和15.1×1019 cm–3;掺杂Li元素的样品有较高的固溶度、较高的载流子浓度和较高的功率因子PF约为1.62×10–3 W·m–1·K–2;掺杂Li元素样品中较高的载流子浓度能够有效抑制双极效应,显著降低双极热导率; Mg1.92Li0.08Si0.3Sn0.7的最大ZT值0.54,比Mg1.9Ag0.1Si0.3Sn0.7的最大ZT值0.34提高了大约58%.根据Callaway理论,由于质量场波动和应变场波动增强声子散射,掺杂Ag和Li元素样品的晶格热导率比未掺杂样品明显降低.

• 单位
  西华大学