稀土摻雜half-Heusler半導體合金的熱電性能研究.pdf

1、熱電材料是一種能夠實現(xiàn)熱能和電能直接相互轉換的功能材料，在溫差發(fā)電和熱電制冷等領域具有重要的應用價值和廣泛的應用前景。近10年來，由于環(huán)境保護和軍事應用的需要，熱電材料的研究重新引起人們的重視。Half-Heusler化合物是熱電材料研究的熱點體系之一，與傳統(tǒng)熱電材料相比，它們的源材料豐富，且不含有或者很少含有有毒的元素。
　　 本文系統(tǒng)的介紹了熱電材料及其研究現(xiàn)狀，重點對half-Heusler基熱電材料做了分析，并對half

2、-Heusler基熱電材料的現(xiàn)行制備方法及研究成果做了總結。我們用電弧爐真空熔煉方法嘗試制備了half-Heusler化合物，并對制備成功的half-Heusler化合物有選擇的進行了熱電性能的研究，取得了以下主要結果：
　　 (1)真空電弧熔煉法很難直接制備出half-Heusler結構的化合物NiMnSi或NiMnGe，可以制備出含雜質很少的單相half-Heusler結構的化合物ZrNiSn。
　　 (2)從制備的

3、樣品Zr1-xLaxNiSn (x=0.05，0.1，0.15，0.2，0.3，0.4，0.6)來看，少量的La可以替代ZrNiSn中Zr形成單相化合物。隨著摻La量的增加，有Heusler結構的化合物生成，當摻雜量達到0.6時，物質的主相變?yōu)镠eusler結構的化合物，其塞貝克系數(shù)顯著變小。
　　 (3)從制備的樣品Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La，Ce；X=Sb，Bi)來看，摻雜少量的La(或Ce)

4、替代Zr、摻雜少量的Sb(或Bi)替代Sn，不會改變材料原先的half-Heusler結構。
　　 (4)在300K至925K的溫度范圍內，測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La，Ce；X=Sb，Bi)的電導率。摻少量La與摻少量Ce對材料的電導率影響不大，摻Sb能夠增大材料的電導率，摻Bi對材料的電導率影響不大，材料的致密度不高能夠降低其電導率。
　　 (5)在305K至605K的溫度范圍內，

5、測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La，Ce；X=Sb，Bi)的塞貝克系數(shù)。摻少量La與摻少量Ce對材料的塞貝克系數(shù)影響不大，但他們都能減少材料的塞貝克系數(shù)，摻Bi能夠增大材料的塞貝克系數(shù)，材料的致密度對塞貝克系數(shù)的大小有一定的影響，Zr0.98La0.02NiSn0.98Bi0.02在430K 溫度時，表現(xiàn)出了最好的塞貝克系數(shù)值，大小為-203μV/K。
　　 (6)在300K至873K的溫度范圍內，

6、測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La，Ce；X=Sb，Bi)的熱擴散系數(shù)。摻少量La與摻少量Ce對材料的熱擴散系數(shù)影響效果基本一樣，摻Sb能夠增加材料的熱擴散系數(shù)，摻Bi能夠降低材料的熱擴散系數(shù)，致密度不高的材料可以降低材料的熱擴散系數(shù)，Zr0.98La0.02NiSn0.98Bi0.02在773K 時，表現(xiàn)出了最好的熱擴散系數(shù)，大小為2.085mm2/s。
　　 (7)在300K至873K的溫度范圍

7、內，測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La，Ce；X=Sb，Bi)的熱導率。摻少量La與摻少量Ce對材料的熱導率影響效果基本一樣，摻Sb能夠增加材料的熱導率，摻Bi能夠降低材料的熱導率，致密度不高的材料可以降低材料的熱導率，致密度不高的Zr0.98La0.02NiSn0.98Sb0.02在873K 溫度時，表現(xiàn)出了最好的熱導率，大小為4.253 W/m*K。
　　 (8)在溫度375K至575K范圍給出