三元Cu-In-Te基半导体材料的结构及热电性能研究

发布时间：2020-04-15 00:25

【摘要】：本文采用粉末冶金法制备出了Cu_(1.15)In_(2.29)Te_4、Cu_3In_5Te_9两种Cu-In-Te半导体热电材料,并通过固溶Cu_2Te、固溶Cu及Ga等方法,调控材料的能带结构,协调其声电输运性能,成功地提升了材料的热电性能。在Cu_(1.15)In_(2.29)Te_4中固溶Cu_2Te后,材料的费米能级钉扎作用消失,价带附近生成一浅杂质能级,增大了材料的载流子浓度和电导率,赛贝克系数出现微弱下降;同时,材料中的主要缺陷Cu空位减少,间隙Te原子增多,间隙Te原子与骨架In原子和Te原子的声学支产生杂化,因此产生共振,加强了声子散射,降低了晶格热导率,在855 K下得到最佳热电优值(ZT)~1.0。在Cu_3In_5Te_9中固溶Cu、并用Ga替换In后,极大地提升了赛贝克系数,而电导率下降有限;此外用Ga替换In后,增加了点缺陷,减小了晶格热导率,在825 K下获得了最佳ZT值0.77。向Cu_3In_5Te_9中仅固溶Cu后,材料的载流子浓度和电导率显著提升,赛贝克系数略有下降;固溶额外Cu元素后,声子散射机制得到改变,适量的Cu空位浓度(x=0.1时)可获得最佳声电协调,表现为晶格热导率最低,在825 K下获得了最佳ZT值~1.0。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN304

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本文编号：2627899