n型Bi_(2)Te_(3)基化合物的类施主效应和热电性能

作     者：李强 陈硕 刘可可 鲁志强 胡芹 冯利萍 张清杰 吴劲松 苏贤礼 唐新峰 Li Qiang;Chen Shuo;Liu Ke-Ke;Lu Zhi-Qiang;Hu Qin;Feng Li-Ping;Zhang Qing-Jie;Wu Jin-Song;Su Xian-Li;Tang Xin-Feng

作者机构：武汉理工大学襄阳示范区湖北隆中实验室襄阳441000 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学纳微结构研究中心武汉430070 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2023年第72卷第9期

页      面：288-296页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:52122108,51972256) 国家重点研发计划(批准号:2018YFB0703600) 湖北隆中实验室自主创新项目(批准号:2022ZZ-07)资助的课题 

主　　题：Bi_(2)Te_(3)基化合物 颗粒尺寸 类施主效应 热电性能 

摘      要：晶粒细化是提高Bi_(2)Te_(3)基热电材料力学性能的重要方法,但晶粒细化过程中伴随的类施主效应严重劣化了材料的热电性能,并且一旦产生类施主效应,就很难通过简单的热处理等工艺消除.本文系统研究n型Bi_(2)Te_(3)基化合物烧结前粉体颗粒尺寸对材料类施主效应和热电性能的影响规律.随着颗粒尺寸减小,氧诱导的类施主效应明显增强,载流子浓度从10 M烧结样品的3.36×10^(19)cm^(-3)急剧增加到120 M烧结样品的7.33×10^(19)cm^(-3),严重偏离最佳载流子浓度2.51×10^(19)cm^(-3),热电性能严重劣化.当粉体颗粒尺寸为1—2 mm时,烧结样品的Seebeck系数为–195 μV/K,载流子浓度为3.36×10^(19)cm^(-3),与区熔样品沿着ab面方向的Seebeck系数为–203 μV/K和载流子浓度为2.51×10^(19)cm^(-3)相近,未表现出明显的类施主效应,可作为粉末冶金工艺的优质原料. 18 M烧结样品获得最大ZT值为0.75,进一步增强织构有望获得优异的热电性能.本研究为调控和有效抑制类施主效应的产生提供了新方法和途径,为采用粉末冶金工艺制备具有优异热电性能和力学性能材料提供了重要指导.