X射线光谱技术在热电转换新能源材料精细结构研究中的应用

摘要

协同调控热电新能源材料的电输运和热输运性能是热电材料性能优化追求的终极目标,但这是一个面临巨大挑战的难题.以填充CoSb3和β-Zn4Sb3为研究对象,采用X射线光子能谱技术和同步辐射X射线吸收谱技术在原子分子层次上研究了上两种热电化合物精细结构与电热输运规律之间的关联性,建立了CoSb3结构中Sb4环构型的Sb与Sb间5p轨道杂化模型,阐明了(Ba,In)双原子填充引起的Sb4环由矩形向正方形转变对电热输运性能的影响规律;发现在In填充CoSb3中同时存在载热声子共振散射效应、电子加速运动效应和费米能级附近态密度增大效应,这三种效应分别源于In填充原子的局域振动和In与Sb间5p轨道杂化产生的原子尺度正电场和Co与Sb间p-d杂化增强;发现In掺杂β-Zn4Sb3晶格热导率降低源于Sb-Sb二聚体中1个Sb原子被In取代.