Si添加物对Li掺杂的Mg_2(Ge,Sn)热电性能的影响

Mg_2(Ge,Sn)固溶体是一种环境友好型的中温(500~800 K)热电材料。目前n型Mg_2(Ge,Sn)热电材料的ZT值已经高达1. 4,但p型Mg_2(Ge,Sn)的ZT值仅为0. 5。本文在p型Mg1. 92Li0. 08Ge0. 4Sn0. 6中添加了少量Si元素以在材料中形成富Si相,利用其与基体的界面过滤低能载流子、降低热导率。采用两步固相反应、球磨和热压的方法制备Mg_(1.92)Li_(0.08)Ge_(0.4)Sn_(0.6-x)Si_x(x=0,0. 025,0. 05,0. 075,0. 1)样品,通过测试样品的热电输运参数,分析Si添加物对样品热电输运和性能的影响。结果表明:Si添加物能显著提高基体的功率因子,同时有效降低晶格热导率和电子热导率;最终,Mg1. 92Li0. 08Ge0. 4Sn0. 525Si0. 075的ZT最大值在723 K达到0. 75。

高压下锗化镁的金属化相变研究

锗化镁是一种窄带半导体,压力作用可以使锗化镁导带底与价带顶的能隙变小.本文基于第一性原理计算了锗化镁在高压下的能带结构以及反萤石相(常压稳定相)和反氯铅矿相(高压相)的焓值,发现在7.5 GPa时反萤石结构锗化镁导带底与价带顶的能隙闭合,预示着半导体相转变为金属相,计算结果还预测在11.0 GPa时锗化镁发生从反萤石结构到反氯铅矿结构的相变.实验研究方面,本文采用长条形压砧在连续加压条件下测量了锗化镁高压下的电阻变化,采用金刚石对顶压砧测量了锗化镁的高压原位拉曼光谱,发现在8.7 GPa锗化镁的电阻出现不连续变化,9.8 GPa以上锗化镁的拉曼振动峰消失.由于金属相的自由电子浓度高会阻碍激发光进入样品,进而引起拉曼振动峰消失,因此我们推测锗化镁在9.8 GPa转变为金属相.