Ⅰ-型硅基笼合物Ba_8Ga_(16)ZnxSi_(30-x)的合成及电传输特性

用固相反应法结合熔融法合成Zn掺杂单相n型Ba8Ga16ZnxSi30-x化合物,探索Zn在Si位的取代对其结构及电传输特性的影响规律.研究结果表明:x=1时化合物的平均键角畸变Δθ最大为4.4°;当取代分数x=0,2,4时,对应样品的电导率明显高于x=1,3时对应样品的电导率,在室温附近,Ba8Ga16Zn2Si28化合物表现出较高的电导率,约为3.0×105S/m,当x=1时,对应化合物的电导率在测试温度范围内最低;当取代分数x=0,2,4时对应样品的Seebeck系数明显高于x=1,3时对应样品的Seebeck系数,且随着填充分数的增加,Seebeck系数分别逐渐降低;Ba8Ga16Zn2Si28化合物在测试温度范围内表现出较好的电性能,在1000K处具有最大的功率因子1.03×10-3W/(m.K2).

熔体旋甩法制备Sr_8Ga_(16)Ge_(30)笼合物的微结构及热电性能

将熔体旋甩法(MS)用于制备Ⅰ-型Sr8Ga16Ge30笼合物,研究了MS对Sr8Ga16Ge30笼合物微结构及热电性能的影响。结果表明,MS得到的Sr8Ga16Ge30薄带自由面晶粒尺寸随冷却速率的增加而减小,接触面未有明显结晶现象。薄带经SPS烧结得到的致密块体结构中存在大量精细的层状结构。与熔融+SPS制备的试样相比,熔融+MS+SPS制备的Sr8Ga16Ge30试样的电导率变化不大,Seebeck系数增加,热导率显著降低,其中铜辊转速为4 000 r/min的Sr8Ga16Ge30试样的ZT值在800 K达到0.74,相对于熔融+SPS试样提高了45%。

熔体旋甩工艺对Zn掺杂Ⅰ-型Ba_8Ga_(12)Zn_2Ge_(32)笼合物微结构及热电性能的影响

采用新颖的熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了单相Zn掺杂的Ⅰ-型Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响.结果表明,MS得到的薄带自由面主要由300nm—1μm的小立方体单晶组成,薄带经SPS烧结后得到了具有大量层状精细结构的致密块体.与熔融+SPS工艺制备的试样相比,熔融+MS+SPS制备的Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物室温载流子浓度增加而迁移率降低,在测试温度范围内,试样的电导率略有下降,Seebeck系数增加,热导率和晶格热导率显著降低,900K时其晶格热导率从1.06W/mK降低至0.42W/mK.熔融+MS+SPS制备的Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物试样在900K时其最大ZT值达到0.90,与熔融+SPS试样相比提高了75%.