RyMxC04-xSb12化合物的晶格热导率

系统地研究了离子半径不同的Ba,Ce,Y作为填充原子及Fe,M作为置换原子对填充化合物RyMxCo4-xSb12晶格热导率的影响规律.结果表明在skutterudite结构的Sb组成的20面体空洞中,Ba,Ce,Y的填充原子能显著降低其晶格热导率,且晶格热导率降低幅度按Ba,Ce,Y离子半径减小的顺序而增大.Sb组成的20面体空洞部分被Ba,Ce填充时,晶格热导率最小,填充原子的扰动对声子的散射作用最强.在Co位置上Fe和M的置换,能显著地降低RyMxC2o4-xSb12化合物的晶格热导率,与Fe比,M对晶格热导率的影响更强.     

填充式skutterudite化合物:BayFexCo4-xSb12的多步固相反应合成及结构

以Ba为填充原子 ,在x =0— 3 0 ,y=0— 0 7的组成范围内 ,用多步固相反应法合成了单相BayFexCo4 -xSb12 化合物 .用Rietveld方法对结构的精确化结果表明 :合成的BayFexCo4 -xSb12 化合物具有填充式skutterudite结构 ,Ba的热振动参数 (B)比Sb,Fe/Co的大 ,表明在BayFexCo4 -xSb12 化合物中Ba具有扰动效果 .晶格常量随Ba填充分数及Fe含量的增大而增大 .在BayFexCo4 -xSb12 化合物的Sb的 2 0面体空洞中 ,Ba的最大填充分数随Fe含量的增大而增大 ,并明显地大于Ce的填充分数 .当Fe含量从 0增大到 4 0时 ,Ba的最大填充分数从 0 35增大到 1 0左右     

Ca和Ce双原子复合填充P型CamCenFexCo4-xSb12化合物的合成及热电性能

用高温熔融法合成了Ca和Ce复合填充的单相p型CamCenFexCo4-xSb12化合物,探索了两种原子复合填充对其热电性能的影响规律.研究结果表明,填充分数相同时,Ca和Ce两种原子复合填充的p型CamCenFexCo4-xSb12化合物的载流子浓度和电导率介于Ca或Ce一种原子单独填充的化合物之间,且随两种原子填充分数m+n的增加而降低;赛贝克系数随两种原子填充总量,尤其是Ce填充分数m的增加以及温度的上升而增加;在相同填充分数时,两种原子复合填充的p型CamCenFexCo4-xSb12化合物的晶格热导率较Ca或Ce一种原子单独填充的化合物的晶格热导率低,当总填充分数m+n为0.3左右,且Ca和Ce的填充量大致相等时,化合物的晶格热导率最低.p型Cao18Ce0.12Fe1.45Co2.55Sb12.21化合物的最大热电性能指数ZT值在750K时达到1.17.     

Fe对CeyFexCo4-xSb12化合物结构和热电传输性质的影响

用熔融法合成了单相填充式skutterudite化合物CeyFexCo4 -xSb12 (x =0— 3 0 ,y =0— 0 74) .对Ce的填充范围 ,置换Fe原子对化合物的结构及热电传输特性的影响进行了研究 ,Ce的填充分数随Fe含量的增加而线性增加 ,当Fe含量大约为 3时 ,Ce的填充分数达到 0 74.晶格常量a随Fe含量的增加而增加 ,Ce的填充使晶格常量进一步增加 .当Ce填充分数达到饱和状态时 ,CeyFexCo4 -xSb12 化合物表现为 p型传导 ,霍尔系数RH 随Fe含量的增加而降低 ,空穴浓度 p和电导率σ随Fe含量的增加而增加 ,泽贝克系数α随Fe含量的增加而降低 .当Fe/Co比大约为 1 5 / 2 5时 ,CeyFexCo4 -xSb12 的晶格热导率 (κl)达到最小值 .     

n型BayNixCo4-xSb12化合物的热电性能

系统地研究了Ba填充分数及Ni含量对n型BayNixCo4-xSb12(x=0—0.1,y=0—0.4)化合物热性能及电性能的影响规律.n型BayNixCo4-xSb12的热导率随Ba填充分数的增加而显著下降,当Ba填充分数为0.3时,热导率随Ni含量的增加而降低,在x=0.05时,热导率达到最小值,晶格热导率随Ni含量的增加单调降低.电子浓度和电导率随Ba填充分数及Ni含量的增加而增加,塞贝克系数则随Ba填充分数及Ni含量的增加而减小.对于Ba0.3Ni0.05Co3.95Sb12试样,得到了1.2最大 关键词： n型方钴矿 填充 置换 热电性能     

Ba和Ce两种原子复合填充BamCenFeCo3Sb12化合物的合成及热电性能

用多步固相反应法结合熔融法合成了单相的两种原子复合填充的p型方钴矿化合物Ba mCenFeCo3Sb12.并探索了两种原子复合填充对其热电性能的影响规 律，研究结果表明在相 同填充分数时BamCenFeCo3Sb12化合物的电导率介于单原子Bam FeCo3Sb12和CenFeCo3Sb12填 充的化合物之间，随Ba，Ce填充分数的增加，电导率下降；当填充分数相同时，两种原子复 合填充化合物的晶格热导率较单一原子填充化合物的晶格热导率低. 关键词： 方钴矿 双原子填充 电导率 晶格热导率     

Ce填充分数对p型CeyFe1.5Co2.5Sb12化合物热电传输特性的影响

研究了Ce填充分数对富Co组成的填充式skutterudite化合物 :CeyFe1.5Co2 .5Sb12 ( y =0— 0 46 )的热电传输特性的影响 .CeyFe1.5Co2 .5Sb12 有现为p型传导 .霍尔系数RH 随Ce填充分数的增加而增加 ,空穴浓度p和电导率σ随Ce填充分数的增加而减少 .泽贝克系数α随Ce填充分数的增加及温度的上升而增加 ,泽贝克系数的峰值温度随Ce填充量的增加向低温方向偏移 .当Ce填充分数大约为 0 3时晶格热导率κl 达到最小值 ,表明在skutterudite结构中 ,Sb组成的 2 0面空洞的一部分被Ce原子填充时 ,Ce的扰动对声子的散射作用最强 .在 75 0K时 ,富Co组成的Ce0 2 8Fe1.52 Co2 .4 8Sb12 化合物的最大无量纲热电性能指数ZTmax达 1 1.     

Ca和Ce双原子复合填充p型CamCenFexCo4－xSb12化合物的合成及热电性能

用高温熔融法合成了Ca和Ce复合填充的单相p型Ca_mCe_nFe_{xCo4-xSb12化合物，探索了两种原子复合填充对其热电性能的影 响规律.研究结果表明，填充分数相同时，Ca和Ce两种原子复合填充的p型CamCe nFexCo4-xSb12化合物的载流子浓度和电 导率介于Ca或Ce一种原子单独填充的化合物之间，且随两种原子填充分数m+n的增加而降低 ；赛贝克系数随两种原子填充总量，尤其是Ce填充分数m的增加以及温度的上升而增加；在 相同填充分数时，两种原子复合填充的p型CamCenFexC o4-xSb12化合物的晶格热导率较Ca或Ce一种原子单独填充的化合物 的晶格热导率低，当总填充分数m+n为0.3左右，且Ca和Ce的填充量大致相等时，化合物的晶 格热导率最低.p型Ca0.18Ce0.12Fe1.45Co2.55Sb12.21化合物的最大热电性能指数ZT值在750K时达到1.17. 关键词： skutterudite化合物 双原子复合填充 合成 热电性能}     

p型Ba_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12)化合物的热电性能

以 2 价的Ba作为填充原子 ,在x=1.0— 1.6 ,y=0— 0 .6 3的组成范围内 ,系统地研究了Ba填充分数及Fe含量对p型BayFexCo4-xSb1 2 化合物电性能及热性能的影响 ,探讨了填充原子的氧化价对电性能的影响规律 ,优化了p型BayFexCo4-xSb1 2 化合物的组成和热电性能 ,对于富Co组成的Ba0 .2 7FeCo3Sb1 2 试样 ,本研究得到了 0 .9最大无量纲热电性能指数 (ZT) .     

Fe对CeyFexCo4-xSb12化合物结 构和热电传输性质的影响

用熔融法合成了单相填充式skutterudite化合物Ce_yFe_xCo_4-x Sb₁₂(x=0—3.0,y=0—0.74).对Ce的填充范围,置换Fe原子对化合物的结 构及热电传输特性的影响进行了研究,Ce的填充分数随Fe含量的增加而线性增加,当Fe含量 大约为3时,Ce的填充分数达到0.74.晶格常量a随Fe含量的增加而增加,Ce的填充使晶格常 量进一步增加.当Ce填充分数达到饱和状态时,Ce_y 关键词： 填充式skutterudite化合物 晶体结构 热电传输性质     

双原子填充式skutterudite化合物的结构及X射线光电子能谱分析

用高温熔融、淬火、扩散退火结合放电等离子烧结(SPS)法合成了Ca和Ce复合填充的单相Ca_mCe_nFe_xCo_4-xSb₁₂(m=0.17—0.27，n=0.05—0.25，x=1.5)化合物，并结合Rietveld结构解析以及X射线光电子能谱(XPS)分析研究了两种原子复合填充skutterudite化合物的结构与填充状态.Rietveld结构解析表明，Ca_mCe_nFe_1.5Co_2.5Sb₁₂化合物具有skutterudite结构，Ca和Ce原子填充到了Sb的二十面体空洞中，填充原子热振动参数B_Ca/Ce远大于框架原子的热振动参数B_Fe/Co和B_Sb.XPS元素窄区谱分析结果表明，Sb原子在结构中有五种化学状态，每种化学状态的相对含量主要由总填充分数决定，填充原子Ca在Sb的二十面体空洞出现概率有三种可能，但在中心位置出现的概率最大. 关键词： skutterudite化合物 双原子复合填充 结构 X射线光电子能谱分析     

填充式skutterudite化合物：BayFexCo4-xSb12的多步固相反应合成及结构

以Ba为填充原子,在x=0—3.0,y=0—0.7的组成范围内,用多步固相反应法合成了单相Ba_yFe_xCo_4-xSb₁₂化合物.用Rietveld方法对结构的精确化结果表明：合成的Ba_yFe_xCo_4-xSb₁₂化合物具有填充式skutterudite结构,Ba的热振动参数(B)比Sb,Fe/Co的大,表明在Ba_y关键词： 填充式skutterudite化合物 固相反应     

Effect of phonon scattering mechanisms on the lattice thermal conductivity of skutterudite-related compound

We have prepared the skutterudite-related compounds FeCo_3Sb_{12} and La_{0.75}Fe_3CoSb_{12} with different average grain sizes (about 0.8 and 3.9μm) by hot pressing. Samples were characterized by XRD, EPMA and SEM. The lattice thermal conductivity was investigated in the temperature range from room temperature to 200℃. Based on the Debye model, we analyse the change in lattice thermal conductivity due to various phonon scattering mechanisms by examining the relationship between the weighted phonon relaxation time τ(ω/ω_D)^2 and the reduced phonon frequency ω/ω_D. The effect of grain boundary scattering to phonon is negligible within the range of grain sizes considered in this study. The large reduction in lattice thermal conductivity of FeCo_3Sb_{12} compound contributes to the electron－phonon scattering. As for La_{0.75}Fe_3CoSb_{12} compound, the atoms of La filled into the large voids in the structure of the skutterudite produce more significant electron－phonon scattering as well as more substitute of Fe at Co site at the same time. Moreover, the point-defect scattering appears due to the difference between the atoms of La and the void. In addition, the scattering by the rattling of the rare-earth atoms in the void is another major contribution to the reduced lattice thermal conductivity. Introducing the coupling of the electron－phonon scattering with the point-defect scattering and the scattering by the rattling of the rare-earth atom is an effective method to reduce the lattice thermal conductivity of the skutterudite-related compounds by substitution of Fe for Co and the atoms of La filled in the large voids in the skutterudite structure.     

Ce填充分数对p型CeyFe1.5Co2.5Sb12化合 物热电传输特性的影响

研究了Ce填充分数对富Co组成的填充式skutterudite化合物：Ce_yFe_{1.5Co2.5Sb12(y=0—0.46)的热电传输特性的影响.CeyFe1.5Co2.5Sb12有现为p型传导.霍尔系数ＲH随Ce填充分数的增加而增加,空穴浓度p和电导率σ随Ce填充分数的增加而减少.泽贝克 系数α随Ce填 关键词： 填充分数 载流子浓度 电导率 泽贝克系数 晶格热导率}     

Filling fraction limit for intrinsic voids in crystals: doping in skutterudites

The doping limit or the filling fraction limit (FFL) of various impurities for the intrinsic voids in the lattice of is studied by the density functional method. The FFL is shown to be determined not only by the interaction between the impurity and host atoms but also by the formation of secondary phases between the impurity atoms and one of the host atoms. The predicted FFLs for Ca, Sr, Ba, La, Ce, and Yb in are in excellent agreement with reported experimental data. A correlation between the FFL of an impurity atom and its valence state and electronegativity is discovered.     

Electron channeling X-ray microanalysis for partially filled skutterudite structure

Occupancy of Ce atoms on voids and coordinates of Sb atoms in a partially filled skutterudite CeFe6Ni2Sb24 were determined by the method for atomic location by channeling enhanced microanalysis (ALCHEMI), where characteristic X-ray intensities were measured and calculated at various electron incidence directions in a transmission electron microscope. The calculation was based on dynamical electron diffraction and inelastic scattering theories. The calculated intensities were significantly dependent on the occupation probability of Ce atoms on voids, the coordinates of Sb atoms and the sample thickness. Using the Levenberg-Marquardt least squares method, the occupation probability of Ce atoms and the coordinates of Sb atoms were 0.33 and 0 0.336 0.147, respectively.     

Temperature-dependent structures of proton-conducting Ba(Zr(0.8-x)Ce(x)Y(0.2))O(2.9) ceramics by Raman scattering and x-ray diffraction

In situ temperature-dependent micro-Raman scattering and x-ray diffraction have been performed to study atomic vibration, lattice parameter and structural transition of proton-conducting Ba(Zr(0.8-x)Ce(x)Y(0.2))O(2.9) (BZCY) ceramics (x = 0.0-0.8) synthesized by the glycine-nitrate combustion process. The Raman vibrations have been identified and their frequencies increase with decreasing x as the heavier Ce(4+) ions are replaced by Zr(4+) ions. The main Raman vibrations of Ba(Ce(0.8)Y (0.2))O(2.9) appear near 305, 332, 352, 440 and 635 cm(-1). The X-O ( X=Ce, Zr, Y) stretching modes are sensitive to the variation of Ce/Zr ratio. A rhombohedral-cubic structural transition was observed for x = 0.5-0.8, in which the transition shifts toward higher temperature as cerium increases, except for Ba(Ce(0.8)Y(0.2))O(2.9). A minor monoclinic phase possibly coexists in the rhombohedral matrix for x = 0.5-0.8. The lower-cerium BZCYs (x = 0.0-0.4) ceramics do not exhibit any transition in the region of 20-900?°C, indicating a cubic phase at and above room temperature.     

I型锗基笼合物Ba8Ga16-xSbxGe30的合成及热电性能

用高温熔融结合放电等离子烧结（SPS）方法合成了Sb掺杂的单相n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物，探索了Sb对Ga的取代对其热电性能的影响规律．研究结果表明：随着Sb取代分数x的增加，Seebeck系数逐渐降低，Seebeck系数峰值对应的温度向低温方向偏移．电导率随着x的增加先增大后减小，当x=2时达到最大值．Sb取代Ga后对化合物的热性能有较大影响，其热导率和晶格热导率都有不同程度的降低．在所有n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物中，Ba8Ga14Sb2Ge30化合物的ZT值最大，在950K左右其最大ZY值达1．1．