Zn_(1+x)Sb二元体系的相形成和热电性能

摘要

在Zn−Sb二元相图固相线以下使Zn和Sb粉末反应并随炉冷却,合成一系列Zn_(1+x)Sb(x=0,0.05,0.1,0.15,0.25,0.3)材料,分析Zn–Sb相图中心区域的相形成和热电性能。在此过程中,非化学计量比的混合粉末结晶形成ZnSb和β-Zn_(4)Sb_(3)相的组合。然后,将材料研磨并热压成致密的ZnSb/β-Zn_(4)Sb_(3)复合材料。X射线衍射、高分辨率透射电镜和电子能量损失谱分析均未发现Sb、Zn元素或其他相。所有材料的热电性能都可以归结为ZnSb和β-Zn_(4)Sb_(3)相的热电行为的结合,并由每种材料中的主相所决定,Zn1.3Sb复合材料具有最好的热电性能。研究发现,Ge掺杂可大幅增加Zn1.3Sb的Seebeck系数且显著提高其功率因数,540 K时达1.51 mW·m−1·K−2。总之,Zn1.28Ge0.02Sb具有优异、稳定的ZT值,650 K时为1.17。