N型Bi_(2)Te_(2.7-z)S_(z)Se_(0.3)热电材料的微观组织与热电性能

摘要

通过真空熔炼、快速凝固、球磨制粉、冷压成形和常压烧结工艺,制备了Bi_(2)Te_(2.7-z)S_(z)Se_(0.3)热电材料,表征了Bi_(2)Te_(2.7-z)S_(z)Se_(0.3)热电材料晶体结构、微观形貌、塞贝克系数、热导率、热电优值和功率因子等热电性能。研究了掺杂S的Bi_(2)Te_(2.7-z)S_(z)Se_(0.3)热电材料热电性能与机理。结果表明,Bi_(2)Te_(2.7-z)S_(z)Se_(0.3)热电材料晶体结构为R-3m空间群斜方晶系的六面体层状结构;掺杂S的Bi_(2)Te_(2.7-z)S_(z)Se_(0.3)热电材料,生成较Bi-Te化学键强的Bi-S,V¨Te空位形成能E_(v)(Bi-Te)降低,Bi′Te位缺陷形成能E AS(Bi-Te)增加,抑制反位缺陷Bi′Te,降低了格热导率和双极扩散热导率。同时使Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)热电费米能级向导带移动,能带间隙增大,提高本征激发温度,减少少数载流子浓度,态密度(DOS)有效质量增大,塞贝克系数和功率因子增大。300~400 K,Bi_(2)Te_(2.62)S_(0.08)Se_(0.3)热电材料的塞贝克系数约:-224μV/K,热电优值(ZT)约:0.85,功率因子约:1.48 mW/(m·K 2),对开发低温制冷和温差发电材料具有一定实际意义。