In1+xTe化合物的结构及热电性能研究

作者：范人杰; 江先燕; 陶奇睿; 梅期才; 唐颖菲; 陈志权; 苏贤礼^*; 唐新峰^*

来源：Acta Physica Sinica, 2021, 70(13): 393-401.

• InTe
• In含量调控
• 结构
• 热电性能

InTe化合物中In+的孤对电子引发的晶格非谐性振动使得其具有本征极低的热导率,因此被认为是一种具有潜力的中温热电材料.然而,较低的电输运性能使得InTe的热电性能不高.在本工作中,采用熔融、退火结合放电等离子活化烧结工艺制备了一系列In1+xTe (x=0, 0.001, 0.003, 0.005, 0.01)单相多晶样品,研究了In含量调控对材料电热输运性能的影响规律.随着温度升高,载流子散射机制由晶界散射占主导向声学支声子散射转变,导致材料发生从半导体到金属的转变.正电子湮没谱和电传输性能测试结果表明, In空位是载流子产生的主要机制,过量In的加入有效抑制了In空位的产生,降低了材料的载流子浓度,提升了材料的Seebeck系数,使In过量样品在测试温区范围内的功率因子有了大幅度提升,其中, In1.005Te样品在585 K下取得最大功率因子0.60 mW·m–1·K–2,比本征InTe样品提高了约40%.此外In过量样品保持了InTe的本征低热导率, In1.01Te样品在773 K下的总热导率为0.46 W·m–1·K–1.由于功率因子的提升和低的热导率, In过量样品在整个温度区间范围内的无量纲热电优值ZT得到了大幅度的提高,其中, In1.003Te样品在750 K下获得最大ZT值为0.71, In1.005Te样品在300-750 K的ZTave为0.39,较本征InTe样品提升了23%.

• 单位
  武汉理工大学; 材料复合新技术国家重点实验室