AgSb_(0.96)Q_(0.04)Te_(2)(Q=Ge、Zn、Cd、Sn、Pb)载流子输运行为调控与热电性能优化

AgSbTe_(2)由于其固有的极低热导率与较大的塞贝克系数,在中低温发电应用中具有很大的潜力。但是由于本征低载流子浓度和阳离子的无序性导致材料的低电荷迁移率,并且二者存在强烈的耦合关系,AgSbTe_(2)体系电学性能一直未能有效提升。本文通过向Sb离子位点掺杂二价元素,制备了一系列AgSb_(0.96)Q_(0.04)Te_(2)(Q=Zn、Sn、Ge、Pb、Cd)热电化合物,成功实现了载流子浓度与载流子迁移率之间的解耦,进而大幅提升了AgSbTe_(2)热电性能。研究发现,Pb元素的掺杂可优化p型AgSbTe_(2)的载流子浓度,同时提升载流子迁移率,进而大幅提升电学性能。相应的最大电导率和功率因子在548 K时分别达到229 S/cm和15.1μW/(cm·K2),相比未掺杂AgSbTe_(2)样品分别提升了108%和44%。最终,AgSb_(0.96)Pb_(0.04)Te_(2)晶体在298与548 K下zT值分别达到了0.60与1.53,且在298~598 K内平均zT达1.10。

通过超快烧结法制备高性能硒化银热电材料

Ag_(2)Se是一种本征热电性能和机械性能良好的n型室温热电材料,近年来受到研究者的广泛关注。本文将冷压工艺和碳热法相结合开发了一种超快烧结法来制备Ag_(2)Se块体材料,可在1 min内完成烧结。通过调整烧结温度,Ag_(2)Se样品的电输运性能可以得到调控,而超快烧工艺能够获得多孔样品,使热导率显著降低,在300 K时,超快烧结样品的总热导率能低至0.56 W/(m·K),相比于放电等离子体烧结法制备的纯相Ag_(2)Se块体,降低了约44%。最终在673 K温度下烧结的Ag_(2)Se样品获得了约为0.66的室温zT值,与传统方法制备的室温热电材料相当。本工作展示了一种便捷、高效的热电材料烧结方法,可以制备出热电性能优异的Ag_(2)Se块体,同时为Ag_(2)Se进一步的性能优化提供了基础。