纳米SiO_(2)复合对Mg_(3)Sb_(2)基材料热电性能的影响

摘要

Mg3(Sb,Bi)2基热电材料由于其优异的热电性能和较低的成本近来受到广泛的关注.本研究通过将纳米SiO_(2)复合进成分为Mg3.275Mn0.025Sb1.49Bi0.5Te0.01的基体相中,考察其热电输运性能的变化及机制.结果表明,当SiO_(2)复合进Mg_(3)Sb_(2)基材料中时,由于引进大量的微小晶界,能有效地散射声子,促使晶格热导率降低,优化热输运性能,如SiO_(2)体积含量为0.54%时,室温时热导率由复合前的1.24 W/(m·K)降至1.04 W/(m·K),降幅达到15%;同时其对电子也产生强烈的散射作用,导致迁移率和电导率大幅下滑,结果表现为近室温区功率因子剧烈衰减,恶化了电输运性能.电性能相对于热性能较大降低幅度使得材料在整个测试温区的热电优值没有得到改善.纳米SiO_(2)作为Mg_(3)Sb_(2)基热电材料复合物来调控热电性能是有效的备选物质,可结合其他手段改善输运特性,如在晶界处适当修饰,降低载流子传输的晶界势垒,能够提升该体系的综合热电性能.