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人工晶体学报 ›› 2016, Vol. 45 ›› Issue (12): 2790-2794.

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Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

宋贵宏;孟雪;杨明川;胡方;乔瑞庆;陈立佳   

  1. 沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳,110870;沈阳理工大学装备工程学院,沈阳,110168
  • 出版日期:2016-12-15 发布日期:2021-01-20
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51472167)

Effect of Bi Content on the Thermoelectric Properties of Mg-Si-Sn-Bi Materials

SONG Gui-hong;MENG Xue;YANG Ming-chuan;HU Fang;QIAO Rui-qing;CHEN Li-jia   

  • Online:2016-12-15 Published:2021-01-20

摘要: 利用粉末冷压成型及真空烧结制备了不同Bi掺杂量的Mg-Si-Sn-Bi材料,并对制备材料组成和热电性能进行研究.结果表明,制备材料由Mg2Sn、Mg2Si和Mg2(Si,Sn)固溶体相组成.随测试温度的增加,制备材料的电阻率都急剧减小,这是典型的半导体特征.在研究范围内,掺杂Bi元素含量增加,制备材料的电阻率开始逐渐减小,但Bi掺杂量增加到一定值后,材料的电阻率又增加,而且掺杂后的材料电阻率都低于未掺杂的.制备材料的Seebeck系数是负值,表明这些材料都为n型半导体.对于掺杂Bi的材料,随着测试温度由室温增加到730 K,测得的Seebeck系数绝对值开始时轻微增加,约在240~270 K达到最大值,再随着温度增加,Seebeck系数绝对值又显著单调减小.对于掺杂Bi元素的材料,随Bi掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值先减少后增加,这是掺杂造成载流子浓度增加和散射过程加大相互竞争的结果.掺杂Bi的Mg-Si-Sn材料的功率因子都高于未掺杂的材料,且Bi掺杂量增加,制备材料的功率因子显著增加.对于1.29at; Bi和1.63at; Bi掺杂量的材料,功率因子分别在500 K和530 K存在一个极大值.

关键词: Mg-Si-Sn材料;Bi掺杂;Seebeck系数;电阻率;真空烧结

中图分类号: