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稀有金属材料与工程 2014年第12期43卷 3129-3132页

作者：任伟孟庆森陈少平孙政崔教林太原理工大学山西太原030024 宁波工程学院浙江宁波315016

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了三元缺陷化合物Cu Ga3te5热电半导体,并分析研究了其结构和热电性能。XRD分析结果表明,该半导体为单相化合物Cu Ga3te5,直接带隙宽度(Eg)约为1.0 e V。经热电性能测试分析,在717 K时Cu Ga3te5的ZT值达... 详细信息

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了三元缺陷化合物Cu Ga3te5热电半导体,并分析研究了其结构和热电性能。XRD分析结果表明,该半导体为单相化合物Cu Ga3te5,直接带隙宽度(Eg)约为1.0 e V。经热电性能测试分析,在717 K时Cu Ga3te5的ZT值达到最大值0.3。

关键词：热电性能缺陷化合物 cuga3te5

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P-型Cu-Ga-te基缺陷化合物结构及热电性能研究

P-型Cu-Ga-Te基缺陷化合物结构及热电性能研究

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作者：任伟太原理工大学

学位级别：硕士

cuga3te5和Cu2Ga4te7都是具有缺陷的闪锌矿结构直接带隙半导体材料,带隙宽度分别为Eg=1.0eV(cuga3te5)和Eg=0.87eV(Cu2Ga4te7)该结构材料最大的特点是其内部存在有阴阳离子缺陷对(Ga+2cu+2V-1C),金属Ga原子占据在Cu原子晶格位置的反结... 详细信息

cuga3te5和Cu2Ga4te7都是具有缺陷的闪锌矿结构直接带隙半导体材料,带隙宽度分别为Eg=1.0eV(cuga3te5)和Eg=0.87eV(Cu2Ga4te7)该结构材料最大的特点是其内部存在有阴阳离子缺陷对(Ga+2cu+2V-1C),金属Ga原子占据在Cu原子晶格位置的反结构缺陷表示为Ga+2Cu) Cu原子空位用V-1Cu表示。这类缺陷对调控能带结构及热电性能具有巨大的潜力和空间,因此,我们考虑通过不同的元素替换来优化三元Cu-Ga-te基半导体材料的热电性能,通过粉末冶金法、SPS烧结方法制备样品。主要研究结果总结如下：1、制备cuga3te5三元合金,其直接带隙宽度约为1.0eV。在717K时,cuga3te5达到最高ZT值0.3。2、通过在cuga3te5中用Sb原子非等电子替换Cu原子后,制备了Cu1-xGa3Sbxte5(x=0,0.02,0.1,0.2),并研究其热电性能。替换后得到的固溶体具有相对较低的热导率。在701K时,Cu0.9sGa3Sb0.02te5的ZT值达到最大值0.42,比本征状态下提高近40%。3、采用Sb非等电子替换Cu2Ga4te7三元合金中Cu原子,设计制备了Cu2-xGa4Sbxte7(x=0,0.05,0.1,0.2)化合物。在719K时,Cu1.95Ga4Sb0.05te7的ZT值达到最大值0.41,比本征状态下提高近14%。4、在Cu2Ga4te7半导体材料中用Zn原子分别替换Cu原子和Ga原子后,制备了Cu2-xGa4Znxte7(x=0,0.05,0.1,0.2)和Cu2Ga4-xZnxte7(x=0,0.05,0.1,0.2)系列材料,并研究了其热电性能。研究发现,当Zn元素分别替换材料中Cu和Ga后,费米能级EF附近的态密度(DOS)和有效质量增大,因此同温度下材料的Seebeck系数随着Zn含量的增加而变大。材料的禁带宽度Eg宽化,电导率随着Zn含量的增加而变小。同时,元素替换后由于空位浓度降低导致声子散射减弱,材料的晶格热导率KL升高。在770K时,Zn元素同时替换Cu或Ga后的材料得到最大ZT值0.47,比本征情况下提高近22%。

关键词： cuga3te5 Cu2Ga4te7 放电等离子烧结(SPS) 闪锌矿结构热电性能带隙宽度非等电子替换

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