高温高压下掺杂N型PbTe的热电性能

 以Sb₂Te₃作为掺杂剂,利用高温高压技术,成功合成出N型PbTe。在常温下对其热电性能的测试结果表明：掺杂微量的Sb₂Te₃后,PbTe的赛贝克系数绝对值和电阻率大幅度下降,热导率随掺杂浓度的增加缓慢升高。掺杂后PbTe的品质因子先大幅度增加,后逐渐降低,最高达到8.7×10^-4 K^-1,它比常压合成的PbTe掺杂PbI₂高一倍以上。结果表明,将高温高压方法与掺杂相结合,能有效地改善PbTe的热电性能。     

PbTe基热电接头界面性能

PbTe具有极高的热电转化效率,本文以获得高质量、高转化效率的PbTe热电接头为目标.Pb的过量可以提高载流子浓度,进而提高PbTe的热电性能,复合电极能够改善界面势垒,降低接触电阻.传统方法通过抑制元素扩散降低接触电阻与提升剪切强度存在矛盾,本文通过引入复合电极,在电极材料与热电材料之间形成中间层,抑制PbTe一侧Pb元素的扩散,在降低接触电阻的同时提高了剪切强度.通过调整PbTe的化学计量比,得到样品Pb_50.01Te_49.99,在Fe电极中混入Te和Pb,将其与Pb_50.01Te_49.99一步热压烧结,获得所需要的PbTe热电电极接头.研究结果表明,复合电极的接触电阻与纯Fe连接的相比,接触电阻有近75%的降低,为26.61μΩ·cm²,更加接近文献报道的最低值10μΩ·cm²,同时剪切强度相比于纯Fe电极也有较大幅度的提升,这为获得性能优良的PbTe热电接头提供了新思路.     

Sm填充型方钴矿化合物的高温高压合成及电输运特性研究

利用高温高压方法在2 ~ 5.0 GPa和900 K的合成条件下成功合成出系列立方相Sm填充型方钴矿化合物SmxCo4Sb12 ( x= 0.2, 0.6, 0.8 ) 体热电材料,并系统地研究了合成压力及不同的Sm填充分数对其室温下的电输运特性（电阻率、Seebeck系数、功率因子）的影响. 研究结果表明, Sm填充型方钴矿化合物SmxCo4Sb12为n型半导体. 在不同压力下,随着Sm填充分数的增加,Seebeck系数的绝对值和电阻率均呈现降低趋势. 在2 GPa,900 K条件下合成的Sm0.8Co4Sb12化合物功率因子达到最大值5.88 μW /( cm·K2).     

In-Situ Measurement of Electrical Character of PbTe at High Pressure and High Temperature

There is a widespread interest in lead telluride (PbTe) as a good thermoelectric material. We report the temperature dependence of thermopower S(T) and resistance R(T) for PbTe at the different pressures of from 1.8GPa to 5 GPa obtained by using the cubic anvil high pressure apparatus. With increasing pressure, R(T) and S(T) decrease. The effect of pressure on R(T) is larger than that on S(T). The power factor that is determined by thermopower and resistivity increases with increasing pressure. This method is an efficient tool for synthesizing good thermoelectric materials at high pressure and high temperature.     

PbTe纳米晶高压热电性能的研究

 利用自建的400 t四柱双缸液压机,研究了PbTe纳米晶在0~0.8 GPa压力范围内热电性能随压力的变化。实验结果表明：PbTe纳米晶电导率随压力的增加而增加,而热电动势随压力的增加而减小,两者随压力的变化具有可逆性;PbTe纳米晶具有极高的热电动势,在常压下达到565 μV/K,在0.8 GPa压力下,材料的电导率为常压下的4倍,热电动势仅降低20%,功率因子则达到常压下的3倍。研究表明,高压能显著提高PbTe纳米晶的热电性能。利用第一性原理计算了0.4~4.0 GPa压力范围内材料的简约费米能级,计算结果与实验结果相吻合。     

高压合成La填充型CoSb3方钴矿热电材料及其电输运性能

 采用高温高压手段,在压力3.5 GPa、温度900 K的条件下,成功合成出La填充型方钴矿热电材料La_xCo₄Sb₁₂（0相似文献   

Sn1-xGexTe的高温高压合成及热电性能

在众多热电材料中,SnTe具有与PbTe相同的晶体结构且不含重金属Pb,近年来引起了人们的广泛关注。目前,本征SnTe的热电性能并不特别优异,存在以下问题:大量本征Sn空位导致载流子浓度过高,从而降低了电输运性能;价带中的轻带与重带能量劈裂较大,且带隙过窄,不利于通过重带参与电运输提高Seebeck系数;晶格热导率较大。利用高温高压方法快速合成了Ge掺杂的SnTe合金,系统研究了不同Ge含量对SnTe的微观结构和热电性能的影响。结果表明:Ge掺杂能够有效地调控SnTe材料的电运输性能;Ge掺杂使样品的微观结构发生变化,样品晶粒细化,且析出纳米第二相,晶界和纳米相对声子的散射作用降低了热导率;样品Ge_0.2Sn_0.8Te在700 K时的热电优值达到0.35。     

类天然金刚石的高温高压合成研究

本文利用高温高压(HPHT)法分别合成出普通Ib型、高氮型和高氮含氢型金刚石单晶,然后对金刚石单晶进行高温高压退火处理成功制备出IaA型,IaAB型类天然金刚石大单晶. 详细研究了氮在不同退火温度下的聚集行为,及氢存在情况下C心氮的转化情况. 研究发现高氮型金刚石中氮的聚集行为直接受退火温度的影响,随着退火温度的上升,氮的聚集态转化率升高. 1850 ℃时氮的聚集态转化率达到100%,晶体颜色几乎为无色,红外吸收谱与天然IaA型钻石基本无差别. 氢的存在有利于氮原子从C心聚集到A心和B心. 退火高氮含氢晶体得到可与天然金刚石相媲美的IaAB型类天然金刚石. 此外,我们在较低压力2.5 GPa下对Ib型金刚石退火成功制备出IaA型金刚石.     

CrB_2的高温高压合成与物性研究

采用高温高压手段,以单质硼粉和铬粉为原料,在压力为6GPa、温度为1 200℃的条件下成功制备出CrB2化合物。利用X射线衍射仪、X射线能谱仪、硬度检测仪和扫描电子显微镜,对合成产物进行了物性表征。结果表明:合成的CrB2固体为六方结构,空间群为P6/mmm,晶格常数a=0.297nm,b=0.307nm;合成样品的晶粒直径为5~40μm,结晶质量良好。硬度测试结果显示,高温高压合成的CrB2具有很高的硬度。对比实验条件和实验结果发现,温度和原料配比均影响CrB2的合成,提高原料中硼的比例有助于目标产物CrB2的形成。     

高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石的研究

 以工业纯单质铁粉和单质镍粉为主要原料,采用粉末冶金方法制备了Fe-Ni-C系反应体系,在六面顶压机上进行了金刚石合成实验。Raman光谱和X射线衍射结果表明,采用这种方法获得的粒径为200~500 μm,呈六-八面体聚形的晶体为立方金刚石单晶。通过对常规力学性能的检测发现,金刚石的品位较高,超过SMD25级锯片级金刚石的要求。分析认为,高温高压下金刚石自Fe-Ni-C系形核是一个触媒不断溶解催化碳原子的过程。大量的实验结果可以证实,金刚石在Fe-Ni-C系长大所需的碳原子来自于在γ-(Fe,Ni)吸引作用下、从(Fe,Ni)₃C中不断脱溶的碳。金属包覆膜在这一过程中不但起到了输送碳原子的作用,还以独特的方式促成了碳原子由sp²π杂化态向sp³杂化态的转变。     

某些稀土氧化物的高温高压合成及其结构稳定性研究

 首次用高压高温方法，在3.2~4.0 GPa，1 000~1 300 ℃下，对CeO₂-R₂O₃（R=Eu，Gd），CeO₂-Tb₄O₁₁，Pr₆O₁₁-Tb₄O₇稀土氧化物进行合成实验，得到具有F型结构的CeEuO_3.5，CeGdO_3.5，CeTbO_3.5；B型结构的CeEuO₃，CeGdO₃，CeTbO₃，PrTbO₃和P型结构的PrTbO₃。PrTbO₃是迄今自然界尚未发现，文献未见报导过的新物质。对上面的产物和NdYbO₃、PrTmO₃，利用高、低温X射线衍射实验，检测了其结构的稳定性，结果指出：从300 ℃直到1 000 ℃，发生由B型CeRO_x向F型CeRO_x（R=Eu，Gd，Tb）、B型PrTbO₃向C型PrTbO₃的结构转变。F型CeRO_x属于氧缺位萤石型结构。     

La1-xNaxTiO3的高压高温合成及谱学研究

 利用高压高温合成方法合成了具有混合价态的钙钛矿氧化物La_1-xNa_xTiO₃。XRD测量表明,样品为畸变的立方钙钛矿结构,晶胞体积随x的增加而减小。XPS和EPR表明,x=0.3,0.4样品中的Ti离子为+3、+4混合价,并且存在A位离子空位。IR测量表明,Ti-O键伸缩振动频率随x增加而增加。高压高温可以改变Ti离子的价态。     

高压高温处理对YNi_2B_2C晶界效应的影响

在测量经压力处理的氩弧熔炼的YNi2 B2 C的金属间化合物超导体中场冷磁化率时 ,观察到升温磁化率曲线在临界温度附近有一个负的磁化率峰。通过研究高压高温处理对粉末样品和块状样品的场冷和零场冷却磁化率曲线的影响 ,认为场冷时反常负磁化率峰是由于样品中晶界的存在 ,从而导致晶粒间的弱连接所引起的 ,而不是由磁相变或超导和磁性共存现象所引起的。并认为有可能利用高压高温技术制备这类化合物和生长单晶。     

地球深部探索与高压研究

地球内部是一个复杂的高温高压系统,地球核心的压力约360GPa,温度约5000℃,地球内部物质在高温高压条件下演化成为目前的地球层圈结构,在地球表面发生的许多重大的地质事件,都与高温高压条件下地球深部物质的性质密切相关,文章介绍了近年来高压物质科学的某些研究现状,并提出了若干地球科学中急待研究的科学问题。     

La1-xSrxCoO3系列化合物的高压合成与性质的研究

 本文首次用高压手段合成出La_1-xSr_xCoO₃（x=0.0、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8和1.0）化合物系列，最佳合成条件为2.6 GPa/1 050 ℃/40 min。通过对其结构相变与畸变程度、氧缺位问题的研究以及价态变化的讨论，得出了高压减小畸变量、增加氧缺位数并导致一部分低价态Co离子出现的结论。还讨论了上述诸因素对电导率和催化性能等的影响。     

Phase transitions in PbTe under quasi-hydrostatic pressure up to 50 GPa

PbTe has been investigated using synchrotron X-ray diffraction (XRD) in a diamond anvil cell under quasi-hydrostatic pressures up to 50 GPa. Upon compression to 6.6 GPa, the initial NaCl phase transforms to an intermediate phase, which is confirmed to be an orthorhombic structure with a space group Pnma. At 18.4 GPa, the intermediate Pnma phase undergoes a phase transition to the CsCl structure. The systemic analysis of the crystal structures between the NaCl and intermediate phases indicates that the structure of the Pnma phase could be derived from the distortion of the NaCl structure. The bulk modulus of the CsCl phase is B₀=52(2) GPa with V₀=60.8(4) ų and B′₀=4.0 (fixed), slightly larger than the NaCl phase (B₀=44(1) GPa) and the intermediate phase (B₀=49(3) GPa).     

热电材料PbTe1-xSex的高压制备及电学性能研究

 利用高温高压技术,制备了热电材料PbTe和PbSe的固溶体合金PbTe_1-xSe_x,在室温下对其结构及电学性质进行了研究。X射线衍射（XRD）测试结果表明：PbTe_1-xSe_x具有NaCl结构;晶格常数随着Se含量（x）的增加而减小;PbTe_1-xSe_x的电阻率和Seebeck系数的绝对值随x的增大而减小;功率因子随x的增大先增大而后减小,当x=0.1时功率因子最高,达到21.7 μW/(cm·K²),比相同条件下制备的PbTe高20%。     

Synergistically Enhancing Thermoelectric Performance of n-Type PbTe with Indium Doping and Sulfur Alloying

To achieve high-performance n-type PbTe-based thermoelectric materials, this work provides a synergetic strategy to improve electrical transport property with indium (In) element doping and reduces thermal conductivity with sulfur (S) element alloying. In n-type PbTe, In doping can tune the carrier density in the whole working temperature range, causing the carrier density to increase from 2.18 × 10¹⁹ cm⁻³ at 300 K to 4.84 × 10¹⁹ cm⁻³ at 823 K in Pb_0.98In_0.005Sb_0.015Te. The optimized carrier density can further modulate electrical conductivity and Seebeck coefficient, finally contributing to a substantial increase of power factor, and a maximum power factor increase from 19.7 µW cm⁻¹ K⁻² in Pb_0.985Sb_0.015Te to 28.2 µW cm⁻¹ K⁻² in Pb_0.9775In_0.0075Sb_0.015Te. Based on the optimally In-doped PbTe, S alloying is introduced to suppress phonon propagation by forming a complete solid solution, which could effectively reduce lattice thermal conductivity and simultaneously benefit carrier mobility to maintain high power factor. With S alloying, the minimum lattice thermal conductivity decreases from 0.76 Wm⁻¹ K⁻¹ in Pb_0.985Sb_0.015Te to 0.42 Wm⁻¹ K⁻¹ in Pb_0.98In_0.005Sb_0.015Te_0.88S_0.12. Combining the advantages of both In doping and S alloying, the peak ZT value and averaged ZT (ZT_ave) (300–873 K) are boosted from 1.0 and 0.60 in Pb_0.985Sb_0.015Te to 1.4 and 0.87 in Pb_0.98In_0.005Sb_0.015Te_0.94S_0.06.     

高温下活塞-圆筒容器内叶腊石介质的对称与不对称摩擦损耗

 本文用测定铅的熔化曲线的方法来研究高温下活塞-圆筒容器中叶蜡石介质的摩擦损耗。发现叶蜡石在高温高压条件下，其不对称摩擦明显增高，因此不能应用常温下的压力定点方法标定压力。这些不对称摩擦很可能来源于叶蜡石在高温和常温状态下具有的较为悬殊的力学性能差别，从而导致了样品组装内部高温区与外层低温区之间负的差载效应。研究认为，叶蜡石具有价廉和易加工等优点，其摩擦在高温下也可大幅度下降。如果对由于压室温度不均匀而带来的不对称摩擦作适当修正，它仍然可以作为该类容器中高温高压物性测量的较为理想的传压介质。