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热压与放电等离子烧结Na掺杂PbTe的晶粒生长机制及热电性能
摘要： 我们研究了通过不同球磨和烧结工艺合成的钠掺杂碲化铅化合物的热电性能与微观结构。学界普遍认为，由于烧结时间短，放电等离子烧结（SPS）能抑制晶粒生长，这对纳米块体复合材料有利。但与热压（HP）烧结不同，我们观察到SPS会出现异常晶粒生长。从烧结过程中的吉布斯自由能变化分析，HP烧结会增加内能而SPS会增加熵能，这导致了异常晶粒生长。透射电镜图像的晶格应变与傅里叶变换分析表明，SPS烧结样品比HP烧结样品具有更显著的晶格应变和缺陷。SPS烧结样品的低热导率并非源于晶界声子散射，而是来自晶格应变和缺陷导致的声子散射。这些晶格应变和缺陷也降低了电导率，导致功率因子和热电性能恶化。这说明对于提升热电性能而言，晶格应变和缺陷是比颗粒与晶粒尺寸控制更关键的因素。
关键词： 晶粒生长、热电、热压、放电等离子烧结、ZT值
更新于2025-11-21 10:59:37
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铜/锑共掺杂调控锗碲基合金载流子浓度及热电性能并实现超低晶格热导率
摘要： 原始GeTe材料展现出良好的热电性能，但受限于Ge空位导致的高载流子浓度(nH)和热导率。本研究选择Cu/Sb作为共掺杂剂以抑制高nH并降低热导率，在此条件下，本文提出的Ge0.85Te(CuSb)0.075体系在773K下获得了约1.62的优异zT值。结果表明：随着掺杂浓度增加，由于nH降至约1×102? cm?3，功率因子随之提升；同时总热导率也从约7.4 W m?1 K?1降至约1.59 W m?1 K?1，这源于超低的晶格热导率——其中晶界和点缺陷的多重散射机制对不同频率声子产生差异化分散作用。本研究发现结合了热学与电子策略，为开发无铅热电材料奠定了基础。
关键词： 多散射机制，铜/锑共掺杂锗碲，热电材料，超低晶格热导率，zT值，载流子浓度，塞贝克系数
更新于2025-11-14 17:03:37