熔体旋甩工艺对Zn掺杂Ⅰ-型Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物微结构及热电性能的影响

采用新颖的熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了单相Zn掺杂的Ⅰ-型Ba₈Ga₁₂Zn₂Ge₃₂笼合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响. 结果表明,MS得到的薄带自由面主要由300nm—1μm的小立方体单晶组成,薄带经SPS烧结后得到了具有大量层状精细结构的致密块体. 与熔融+SPS工艺制备的试样相比,熔融+MS+SPS制备的Ba₈Ga₁₂Zn 关键词： 熔体旋甩 Ⅰ-型笼合物 热电性能     

Zn掺杂P型Ba8Ga16ZnxGe30-x笼合物的合成及热电性能

用熔融法结合放电等离子烧结方法合成了Zn掺杂单相p型Ge基Ⅰ型笼合物Ba8Ga16ZnxGe30-x(x=3,4,5,6),探索Zn取代Ge对其热电性能的影响规律,结果表明:所制备的Ba8Ga16ZnxGe30-x化合物为p型传导,随Zn取代量x的增加,化合物室温载流子浓度Np逐渐增加,室温载流子迁移率μH和电导率逐渐降低.在所有试样中,Ba8Ga16Zn3Ge27化合物的Seebeck系数α在300—870K内始终最大,温度为300K时Seebeck系数为234μV/K,在700K附近达295μV/K.化合物的热导率随Zn取代量x的增加而降低.Ba8Ga16Zn3Ge27化合物在806K最大ZT值达0.38.     

Zn掺杂n型笼合物Ba8Ga16-2xZnxGe30+x的热电传输特性

用高温熔融结合放电等离子烧结法制备了Zn掺杂单相n型Ba8Ga16-2xZnxGe30 x笼合物,探索了Zn对Ga的取代对其热电传输特性的影响规律.研究结果表明,n型Ba8Ga16-2xZnxGe30 x化合物的电导率随着x的增加逐渐增大,Seebeck系数随着x的增加而逐渐减小.当Zn完全取代Ga时,Ba8Zn8Ge38化合物的电导率反而急剧下降,Seebeck系数显著增大.Ba8Ga16-2xZnxGe30 x化合物的载流子迁移率随着温度的升高而降低,当Zn掺杂后,化合物的载流子迁移率有一定的增加,随着x的增加而逐渐增大.Ba8Ga16-2xZnxGe30 x化合物的热导率和晶格热导率变化规律类似,随着x的增加先减小后增大.在所有n型Ba8Ga16-2xZnxGe30 x笼合物中,Ba8Ga8Zn4Ge34化合物的ZT值最大,在1000 K时其最大ZT值达0.85.     

Cd掺杂p型Ge基Ba8Ga16CdxGe30-x Ⅰ型笼合物的结构及热电特性

以Cd作为掺杂元素,用熔融法结合放电等离子体烧结(SPS)技术制备了具有不同Cd含量的Ba8Ga16CdxGe30-x(x=0.95,1.00,1.05,1.10) Ⅰ型笼合物,研究了Cd掺杂对其结构及热电性能的影响.Rietveld结构解析表明所制备的Ba8Ga16CdxGe30-x化合物为空间群pm3n的Ⅰ型笼合物,Cd原子主要占据在框架6c和16i位置上且具有较大的原子位移参数(ADP).所有样品均表现为p型传导,样品的载流子散射机制由低温的杂质电离散射为主逐渐过渡到高温的声学波散射为主.随Cd掺杂量的增加,对应化合物电导率逐渐增加,Seebeck系数逐渐降低.由于Cd原子较大的ADP,从而导致较低的晶格热导率,在室温附近,Ba8Ga16Cd1.10Ge28.90化合物的晶格热导率与Ba8Ga16Ge30化合物相比约降低38%.Ba8Ga16Cd1.00Ge29.00化合物的最大ZT值在600 K时为0.173.     

熔体旋甩工艺对n型InSb化合物的微结构及热电性能的影响

采用新颖的熔体旋甩结合放电等离子烧结技术制备了单相InSb化合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响. 结果表明,熔体旋甩得到的薄带自由面主要由300 nm—2 μm的小柱状晶组成,薄带接触面为非晶或精细纳米晶,薄带经烧结后得到了具有大量层状精细纳米结构的致密块体,尺寸约为40 nm. 与熔融+放电等离子体烧结制备样品相比,在测试温度范围内（300—700 K）,试样的电导率略有下降,但Seebeck系数显著增加,热导率和晶格热导率显著降低,室温下晶格热导率降低幅度约为106%,700 K下晶格热导率的降低幅度达1664%,熔融+熔体旋甩+放电等离子体烧结制备的InSb化合物试样在700 K时其最大ZT值达到049,与熔融+放电等离子体烧结试样相比提高了29%. 关键词： 熔体旋甩 n型InSb化合物 微结构 热电性能     

熔体旋甩工艺对n型InSb化合物的微结构及热电性能的影响

采用新颖的熔体旋甩结合放电等离子烧结技术制备了单相InSb化合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响. 结果表明,熔体旋甩得到的薄带自由面主要由300 nm—2 μm的小柱状晶组成,薄带接触面为非晶或精细纳米晶,薄带经烧结后得到了具有大量层状精细纳米结构的致密块体,尺寸约为40 nm. 与熔融+放电等离子体烧结制备样品相比,在测试温度范围内（300—700 K）,试样的电导率略有下降,但Seebeck系数显著增加,热导率和晶格热导率显著降低,室温下晶格热导率降低幅度约为106%,700 K下晶格热导率的降低幅度达1664%,熔融+熔体旋甩+放电等离子体烧结制备的InSb化合物试样在700 K时其最大ZT值达到049,与熔融+放电等离子体烧结试样相比提高了29%.     

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950 K左右其最大ZT值达1.1.     

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．     

Zn掺杂p型Ba8Ga16ZnxGe30－x笼合物的合成及热电性能

用熔融法结合放电等离子烧结方法合成了Zn掺杂单相p型Ge基Ⅰ型笼合物Ba₈Ga₁₆Zn_xGe_30-x(x=3, 4, 5, 6)，探索Zn取代Ge对其热电性能的影响规律，结果表明：所制备的Ba₈Ga₁₆Zn_xGe_30-x化合物为p型传导，随Zn取代量x关键词： p型笼合物 合成 热电性能     

熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12的微结构及热电性能

采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce_0.3Fe_1.5Co_2.5Sb₁₂,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶粒细化.薄带经SPS烧结后得到致密、基本单相、晶粒尺寸均匀细小(150—300 nm)的块体.与传统方法制备的试样相比,MS-SPS试样虽然电导率有所降低,但因具有较大的Se 关键词： 熔体旋甩 p型填充式方钴矿化合物 微结构 热电性能     

Zn掺杂n型笼合物Ba8Ga16-2xZnxGe30+x的热电传输特性

用高温熔融结合放电等离子烧结法制备了Zn掺杂单相n型Ba₈Ga_16-2xZn_xGe_30+x笼合物,探索了Zn对Ga的取代对其热电传输特性的影响规律.研究结果表明,n型Ba₈Ga_16-2xZn_xGe_30+x化合物的电导率随着x的增加逐渐增 关键词： 热电传输性能 n型笼合物 框架取代     

纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性

采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末, 结合机械合金化和放电等离子烧结技术, 在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi₂Te₃块体材料, 并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响. SEM, TEM分析结果表明, 以纳米粉末为原料, 通过有效控制工艺条件, 可以制备出具有纳米层状结构Bi₂Te₃合金块体材料, 同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构; 热电性能测试结果表明, 具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比, 热导率大幅度降低, 在423 K附近, 热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK, 晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK, 表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存, 有利于进一步提高声子散射, 降低晶格热导率. 其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT), 达到0.74.     

Ba/Ag双掺杂对Ca3Co4O9基热电氧化物热传输性能的影响

采用溶胶-凝胶结合放电等离子烧结的方法制备了Ba, Ag双掺杂的Ba_xAg_yCa_2.8Co₄O₉块体热电氧化物材料, 利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和热参数测试仪分析了所得样品的物相、微观组织结构和热输运性能. 结果表明, 通过Ba, Ag双掺杂有效调制了Ca₃Co₄O₉的热传输性能, 增加Ba掺杂量能有效降低其热导率. 分析结果表明, Ba, Ag双掺杂对热导率的调制来源于对晶格热导率的调制, 其中Ba, Ag等量掺杂所得样品热导率最低, 其总热导率和晶格热导率在973 K时分别达到了1.43 W/mK和1.10 W/mK. 关键词： 3Co₄O₉')" href="#">Ca₃Co₄O₉ 双掺杂 热导率     

Ba8Ga16Si30与Sr8Ga16Ge30电子特性和热性质的研究

采用基于密度泛函理论和平面波赝势技术的CASTEP程序计算了笼状化合物Ba8Ga16Si30与Sr8Ga16Ge30的电子结构,并以此为基础进一步研究了它们的热性质。态密度和布居分析显示,Ba8Ga16Si30中笼上原子间成键趋于共价性,Sr8Ga16Ge30中笼上原子间成键趋于离子性,可以认为Ba8Ga16Si30的稳定性比Sr8Ga16Ge30强。带结构显示Ba8Ga16Si30与Sr8Ga16Ge30均为金属。热性质研究中提出一个新的模型,模型中认为Ba8Ga16Si30的笼内Ba原子和笼上Ga原子做爱因斯坦振荡,笼上Si原子做德拜运动,这种模型能够更好地描述Ba8Ga16Si30的热导。     

Ge掺杂n型Sn基VIII型单晶笼合物的制备及热电传输特性

采用Sn自熔剂法制备了具有n型传导的VIII型Ba8Ga16 xGexSn30(0 x 1.0)单晶笼合物,并对其结构和热电特性进行研究.研究结果表明:Ge在单晶中的实际含量较少,随着掺杂量的增加样品的晶格常数略有减小,Ge掺杂后样品的载流子浓度较掺杂前低,迁移率增加;所有样品的Seebeck系数均为负值,且绝对值较未掺杂样品低,但Ge掺杂后样品的电导率提高了62%;x=0.5的样品在500 K附近取得最大ZT值1.25.     

Cd掺杂p型Ge基Ba8Ga16CdxGe30-x Ⅰ型笼合物的结构及热电特性

以Cd作为掺杂元素,用熔融法结合放电等离子体烧结（SPS）技术制备了具有不同Cd含量的Ba₈Ga₁₆Cd_xGe_30-x（x=0.95, 1.00, 1.05, 1.10） Ⅰ型笼合物,研究了Cd掺杂对其结构及热电性能的影响.Rietveld结构解析表明所制备的Ba₈Ga₁₆Cd_xGe_{30- 关键词： p型笼合物 结构 热电性能}     

Yb/Sr双原子复合填充的I-型YbxSr8－xGa16Ge30笼合物的合成及热电性能

用熔融法结合放电等离子烧结（SPS）合成了Yb/Sr双原子复合填充的n型Yb_xSr_8-xGa₁₆Ge₃₀（x=0,05,10,15）笼合物,研究了双原子复合填充及Yb填充量x对Yb_xSr_8-xGa₁₆Ge₃₀笼合物热电传输特性的影响规律.结果表 关键词： Ⅰ-型笼合物 双原子填充 热电性能     

Mg掺杂n型Sn基VIII型单晶笼合物的结构及电传输特性

本文采用Sn自熔剂法,制备Mg掺杂Sn基单晶笼合物Ba8Ga16-XMgXSn30(0 X 1.5),并对其结构及电传输性能进行研究.结果表明所制备化合物为具有空间群Iˉ43m的VIII型单晶笼合物,随Mg掺杂量的增加,对应化合物的熔点略有升高,晶格常数减小,掺杂样品中填充原子Ba的实际含量低于理想值8.0,其在十二面体空洞中的占有率约为0.93(Mg的名义含量X=1.5时).所有样品均表现为n型传导,Mg的掺入对材料的能带结构有一定影响,Mg掺杂后,样品的载流子浓度降低,Seebeck系数的绝对值、电阻率增加,Mg的名义含量X=1.5时,样品的功率因子在430 K附近取得最大值1.26×10-3W·m-1·K-2.     

Zn掺杂n型笼合物Ba8Ga16-2xZnxGe30+x的热电传输特性

用高温熔融结合放电等离子烧结法制备了Zn掺杂单相n型Ba₈Ga_16-2xZn_xGe_30+x笼合物，探索了Zn对Ga的取代对其热电传输特性的影响规律.研究结果表明,n型Ba₈Ga_16-2xZn_xGe_30+x化合物的电导率随着x的增加逐渐增     

Ga填充n型方钴矿化合物的结构及热电性能

用熔融退火结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了具有不同Ga填充含量的Ga_xCo₄Sb₁₂方钴矿化合物,研究了不同Ga含量对其热电传输特性的影响规律. Rietveld结构解析表明,Ga占据晶体学2a空洞位置,Ga填充上限约为0.22,当Ga的名义组成x≤0.25时,样品的电导率、室温载流子浓度N_p随Ga含量的增加而增加,Seebeck系数随Ga含量的增加而减小. 室温下霍尔测试表明,每一个Ga授予框架0.9个电子,比Ga的氧化价态Ga³⁺小得多. 由于Ga离子半径相对较小,致使Ga填充方钴矿化合物的热导率κ及晶格热导率κ_L较其他元素填充的方钴矿化合物低. 当x＝0.22时对应的样品在300K时的热导率和晶格热导率分别为3.05Wm^-1·K^-1和 2.86Wm^-1·K^-1.在600K下Ga_0.22Co_4.0Sb_12.0样品晶格热导率达到最小,为1.83Wm^-1·K^-1,最大热电优值Z,在560K处达1.31×10^-3K^-1. 关键词： skutterudite化合物 Ga原子填充 结构 热电性能