p型AgSbTe2化合物的制備與熱電性能研究.pdf

1、武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文p型AgSbTe2化合物的制備與熱電性能研究姓名：杜保立申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：新能源材料指導(dǎo)教師：唐新峰201104武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文Te過量001的AgSbTe201樣品的Z丁值在562K達(dá)到141，較AgSbTe2化合物增加15％?？紤]到快速冷卻有利于保留高溫相的結(jié)構(gòu)和成分，探索了MS快速急冷結(jié)合SPS技術(shù)制各AgSbTe2化合物的新方法。從淬火所得錠體出發(fā)，采用MSSPS非平衡態(tài)工藝制各了基體晶粒完

2、全被5—10nm孔洞包覆的特殊微結(jié)構(gòu)的高純單相AgSbTe2化合物，初步解釋了微孔的產(chǎn)生機(jī)制及對(duì)熱電輸運(yùn)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，AgSbTe2化合物特殊微結(jié)構(gòu)與MS工藝密切相關(guān)。由于MS后所得薄帶均勻的成分分布、高的反應(yīng)活性、精細(xì)的微結(jié)構(gòu)和豐富的表面溝壑狀織構(gòu)，SPS快速致密化后薄帶晶粒間界處孔洞及溝壑狀精細(xì)結(jié)構(gòu)一定程度上保留到了塊體材料中，形成了這種5～10眥納米孔包覆基體晶粒的特殊微結(jié)構(gòu)。此外，由于晶粒表面納米微孔對(duì)聲子的強(qiáng)烈散射

3、，MSSPS樣品晶格熱導(dǎo)率接近理論最低值(枷3WⅡf1K1)，刀值570K附近達(dá)到165，較傳統(tǒng)熔融法制備樣品提高～200％。選擇Na、Se作為摻雜元素，探索了Na、Se單獨(dú)摻雜和共同摻雜以及MS工藝對(duì)AgSbTe2化合物的相組成、微結(jié)構(gòu)、電熱輸運(yùn)性能和熱力學(xué)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。首先研究了不同Na含量和制各工藝對(duì)A91xNaxSbTe2y體系相組成、微結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響。微結(jié)構(gòu)表征顯示，Na摻雜樣品MS后所得薄帶具有與未摻雜AgSbTe

4、2類似的形貌，但不同Na含量塊體樣品具有不同的微結(jié)構(gòu)和相組成。x=001樣品晶粒表面光滑，少見A92Te雜質(zhì)顆粒，未見與AgSbTe2類似的特殊納米孔微結(jié)構(gòu)，x=002樣品大部分晶粒表面均勻分布有1050rim的A92Te納米顆粒，與SPS工藝制各AgSbTe2化合物類似。對(duì)于SPS工藝制各樣品，當(dāng)Na含量卿02時(shí)，樣品為成分均勻的單相固溶體。由于Na的引入對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的影響，室樣品溫和較高溫度下的Seebeck系數(shù)顯著增加。過量Te的添

5、加可通過引入陽離子空位等缺陷強(qiáng)烈散射中短波聲子，降低體系在較高溫度的熱導(dǎo)率。其中Ago99NaoolSbTe202樣品刀值在650K達(dá)到150，較未摻雜樣品提高32％。其次，為了穩(wěn)定AgSbTe2的立方鹽巖結(jié)構(gòu)，采用SPS和MSSPS兩種工藝制各了AgSbSe2與之固溶的AgSbSexTe2x(x=㈣04)系列化合物。結(jié)果表明，SPS工藝制各x002樣品形成了成分均勻的單相固溶體，且在測(cè)試溫區(qū)具有較為穩(wěn)定的熱力學(xué)性質(zhì)。Se引入屬受主摻雜