Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

发布时间：2017-11-11 01:21

  本文关键词：Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

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【摘要】：利用粉末冷压成型及真空烧结制备了不同Bi掺杂量的Mg-Si-Sn-Bi材料,并对制备材料组成和热电性能进行研究。结果表明,制备材料由Mg2Sn、Mg2Si和Mg2(Si,Sn)固溶体相组成。随测试温度的增加,制备材料的电阻率都急剧减小,这是典型的半导体特征。在研究范围内,掺杂Bi元素含量增加,制备材料的电阻率开始逐渐减小,但Bi掺杂量增加到一定值后,材料的电阻率又增加,而且掺杂后的材料电阻率都低于未掺杂的。制备材料的Seebeck系数是负值,表明这些材料都为n型半导体。对于掺杂Bi的材料,随着测试温度由室温增加到730 K,测得的Seebeck系数绝对值开始时轻微增加,约在240~270 K达到最大值,再随着温度增加,Seebeck系数绝对值又显著单调减小。对于掺杂Bi元素的材料,随Bi掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值先减少后增加,这是掺杂造成载流子浓度增加和散射过程加大相互竞争的结果。掺杂Bi的Mg-Si-Sn材料的功率因子都高于未掺杂的材料,且Bi掺杂量增加,制备材料的功率因子显著增加。对于1.29at%Bi和1.63at%Bi掺杂量的材料,功率因子分别在500 K和530 K存在一个极大值。
【作者单位】： 沈阳工业大学材料科学与工程学院;沈阳理工大学装备工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51472167)
【分类号】：TB34
【正文快照】： 1引言热电材料是将热能和电能直接相互转换的功能材料。热电转换器件具有结构简单、体积小、质量轻、无运动部件、无噪音、零排放、可靠性高、使用寿命长等优点,在温差发电和热电制冷领域有着广泛的应用。材料热电转换效率用优值ZT(ZT=S2T/ρκ)或功率因子P(P=S2/ρ)来描述,式

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