黄铜矿Cu_(1-x)Ni_(x)GaTe_(2)热电输运性质的优化

热电材料是一种可实现热能和电能之间直接转换的新型功能材料,因用途广泛而受到大量的关注.但是当今热电转换效率较低,限制了热电器件的大范围应用,而热电转换效率主要局限于材料的热电性能.本文选取了一种黄铜矿结构的化合物CuGaTe_(2)作为研究对象,利用真空熔炼法合成了一系列磁性元素Ni掺杂的样品Cu_(1-x)Ni_(x)GaTe_(2)(x=0—0.75%),并探究了其热、电输运性能的变化规律.研究结果表明,Ni原子可以有效地替代该材料的Cu原子并引起载流子浓度的略微下降和迁移率的提升.同时,掺杂Ni后样品的Seebeck系数显著提高.一方面,Seebeck系数的提升是由于样品载流子浓度的下降;另一方面,掺杂后费米能级附近态密度的有效提升是Seebeck系数明显增强的主要原因.其次,Ni掺杂引起点缺陷散射的增强有效地降低了材料的热导率,其晶格热导率最小值比基体下降了约30%.最终,在873 K下,在Cu_(0.095)Ni_(0.005)GaTe_(2)样品中获得了最大ZT值,约为1.26,比基体CuGaTe_(2)的ZT值增大了约56%.本文的工作表明,在Cu位掺杂磁性元素Ni是提升CuGaTe_(2)体系材料热电性能的有效手段之一.