Mg2Si0.3Sn0.7掺杂Ag和Li的热电性能对比

摘要：

采用两步固相法合成了物相均匀的Mg2(1-x)Ag2ZSi0.3Sn0.7(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)和Mg2(1-y)Li2ySi0.3Sn0.7(y=0,0.02,0.04,0.06,0.08)热电材料,测试了室温物理性能和室温至773 K的热电性能,研究了不同掺杂剂的固溶度、微观结构、载流子浓度、电性能和热输运.X射线衍射图谱和扫描电子显微镜图像显示掺杂Ag和Li的固溶度分别为x=0.03和y=0.06.根据单抛物线模型,p型的Mg2(1-x)Ag2xSi0.3Sn0.7和Mg2(1-y)Li2ySi0.3Sn0.7的有效质量为1.2m0.对比结果表明:掺杂Ag或Li的最大载流子浓度分别达到4.64×1019 cm-3和15.1×1019 cm-3;掺杂Li元素的样品有较高的固溶度、较高的载流子浓度和较高的功率因子PF约为1.62×103W·m-1·K-2;掺杂Li元素样品中较高的载流子浓度能够有效抑制双极效应,显著降低双极热导率;Mg1.92Li0.0sSi0.3Sn0.7的最大ZT值0.54,比Mg1.9Ag0.1Si0.3Sn0.7的最大ZT值0.34提高了大约58％.根据Callaway理论,由于质量场波动和应变场波动增强声子散射,掺杂Ag和Li元素样品的晶格热导率比未掺杂样品明显降低.

关键词：Mg2Si0.3Sn0.7、热电性能、掺杂、晶格热导率

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资助基金：国家自然科学基金51572226;四川省科技支撑计划2015GZ0060;国家创新创业训练项目201710623资助的课题

在线出版日期：2019-08-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：221-229