Mg2Si基熱電材料性能優(yōu)化及熱電傳輸機(jī)制研究.pdf

1、Mg2Si基熱電材料具有原料豐富、成本低廉和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具研究價值的中溫?zé)犭姴牧希?50～800K）。純Mg2Si晶格熱導(dǎo)率較高，電性能差，其熱電優(yōu)值低于0.1。本文在SPB（Single Parabolic Band）理論模型的指導(dǎo)下，通過納米復(fù)合和固溶摻雜來優(yōu)化 Mg2Si的熱電性能，并對其熱電傳輸機(jī)制進(jìn)行分析，主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　研究硅納米線復(fù)合Mg2Si材料的熱電性能。利用濕法刻蝕法制備SiNW（

2、Silicon-Nanowire），并通過外混的方法制備了SiNW-Mg2Si復(fù)合熱電材料。通過物相結(jié)構(gòu)和熱電性能表征研究了SiNW及Bi摻量對Mg2Si材料熱電性能協(xié)同調(diào)控的作用。結(jié)果表明：SiNW的加入解除了本征Mg2Si材料電阻率與Seebeck系數(shù)之間的耦合關(guān)系，并降低了樣品熱導(dǎo)率，熱電性能顯著改善；Bi摻雜弱化了SiNW在本征Mg2Si材料中的能量過濾效應(yīng)和對聲子產(chǎn)生的散射作用，使得Seebeck系數(shù)和熱導(dǎo)率變化幅度不明顯。<

3、br>　　探究 Mg2Si0.4Sn0.6-yBiy熱電材料的熱電傳輸機(jī)制。與傳統(tǒng)制備Mg2Si1-xSnx固溶體的方法不同，本文以MgH2粉為原料，利用微波固相反應(yīng)結(jié)合電場激活壓力輔助合成法制備的Mg2Si0.4Sn0.6-yBiy（0≤y≤0.03）固溶體，結(jié)合SPB理論模型對其熱電傳輸機(jī)制進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明：此制備方法可有效抑制MgO的生成，可獲得片層間距為100nm的超細(xì)化學(xué)計量比產(chǎn)物；雜質(zhì)Bi的引入可以有效增加載流子濃度，