BiCuSeO硒氧化合物的微波超快合成及Bi,Cu空位对化合物电输运性能的影响

采用微波加热4 min成功合成了Bi_(1-x)CuSeO和BiCu_(1-y)SeO(x,y=0,0.02,0.03,0.04,0.05),随后在650℃下采用放电等离子烧结5min获得相对致密度约95%的热电块体,并对它们的物相组成、微观结构、电输运性能进行系统研究。X衍射分析表明,样品衍射峰与四方晶系BiCuSeO标准卡片吻合,但部分样品中含有少量杂质;微观结构分析结果表明,空位样品晶粒呈针状、条状,平均晶粒尺寸约为2~4μm;电性能分析表明,虽然空位样品的塞贝克系数相比非空位BiCuSeO样品的略有降低,但空位处理显著提高了样品的导电性,其中Bi空位浓度对Bi_(1-x)CuSeO电阻率的影响较不规律,BiCu_(1-y)SeO样品电阻率随Cu空位浓度提高呈规律性降低、导电性增强。综合来看,空位处理可以大幅提高样品综合电性能即功率因子,其中Bi0.96CuSeO的功率因子最高达到395.1μW/(K2·m),BiCu0.95SeO功率因子最高达到481.5μW/(K2·m),分别为非空位BiCuSeO样品最高功率因子的2.1倍和2.5倍。

脉冲激光沉积c轴取向BiCuSeO外延薄膜及其热电性能

利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3单晶基片上制备了BiCuSeO薄膜并详细研究了沉积温度对薄膜晶体结构、微观形貌及热电输运性能的影响。在最佳沉积温度(330℃)下,所制备的BiCuSeO薄膜不含任何杂相且沿c轴取向外延生长,与基片的外延关系为[010]SrTiO3∥[010]BiCuSeO和[001]SrTiO3∥[100]BiCuSeO。电学性能测试表明该薄膜在20～350 K内均表现出金属导电特性,室温电阻率仅为12.5 mΩ·cm,远低于相应的多晶块体材料。计算所得的室温功率因子PF约为3.3μW·cm-1·K-2,高于相应的多晶块体材料,表明c轴取向BiCuSeO外延薄膜在薄膜热电器件领域具有重要的应用前景。