论文部分内容阅读
热电材料是一种能够实现热能和电能之间直接相互转换的功能材料，具有无机械部件、安全、无污染等优点，其应用前景广泛。SnSe是一类无Pb无Te的Ⅳ-Ⅵ族热电材料，具有极低的热导率和较高的热电性能，极具发展潜力，已报道的单晶SnSe化合物的最大zT值达到2.6。但是，与Pb系Ⅳ-Ⅵ族化合物不同，SnSe是层状结构斜方晶系，具有各向异性。由于层间范德华力小，单晶的力学性能很差，难以获得应用。因此，本论文采用熔融法和放电等离子烧结技术制备多晶SnSe材料，研究多晶SnSe的热电性能。 多晶SnSe化合物表现为P型电传导特性，其热电性能具有各向异性，未掺杂的SnSe化合物基体的本征载流子浓度较低，室温载流子约为3.0×1017 cm-3，电传输性能较差。本文重点研究了受主掺杂对SnSe化合物的热电性能的影响。在SnSe的Sn晶格位置掺杂受主元素Ag，AgxSn1-xSe材料的载流子浓度大幅度提高，当Ag的掺杂浓度达到x=0.01时，材料的载流子浓度基本达到饱和，Ag0.01 Sn0.99Se室温载流子浓度约为1.9×1019 cm-3，其对应的热电优值zT在垂直压力方向上达到最大，为0.74(823 K)，与未掺杂的SnSe基体性能相比，提高了37.0％;而在平行压力方向，得到的最大zT值为0.68，相应的提高了23.7％。与Ag掺杂元素类似，Na掺杂同样提高了SnSe化合物的载流子浓度，当NaxSn1-xSe化合物中Na的掺杂量x=0.01时，材料的载流子浓度基本达到饱和，Na0.01 Sn0.99Se的室温载流子浓度约为1.0×1019 cm-3，对应的热电优值在垂直压力方向达到最大，为0.75(823K)，提高了38.9％。而在平行压力方向，其最大zT值为0.61，提高了11.0％。