Sc掺杂Ti_(1-x)NiSb半哈斯勒合金的制备与热电性能

摘要

采用高能球磨法制备了Ti_(1–x)NiSb(x=0,0.10,0.15,0.20,0.25)和Ti_(1–x–y)Sc_(y)NiSb(x=0.10,0.15;y=0.03,0.05)样品,并系统地研究了Sc掺杂对Ti_(1–x)NiSb样品的物相、微结构以及电热输运性能的影响.实验结果表明,Sc掺杂能够有效降低载流子浓度,提高塞贝克系数,改善材料的电输运性能.此外,由于Sc掺杂能够提高原子间的结合能,从而有效减少了NiSb杂相.Ti_(1–x–y)Sc_(y)NiSb的晶格热导率随Sc掺杂而上升,这可归因于化学键的增强以及电声散射作用的减弱.但是载流子浓度的急剧下降导致样品的电子热导率显著下降,从而Ti_(1–x–y)Sc_(y)NiSb样品的总热导率明显降低.最终,Ti_(0.8)Sc_(0.05)NiSb样品获得最佳的热电性能,其功率因子在973 K达到17.7μW·cm^(-1)·K^(-2),无量纲热电优值ZT在973 K达到0.42,相比未掺杂的单相Ti_(0.9)NiSb样品提升了180%.