铟掺杂β-Zn,4Sb,3热电材料的制备和电热输运性能

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要JB-ZnaSb3是一种极具应用前景的P型中温热电材料。如何优化IB-Zn4Sb3化合物的热电性能是目前亟待解决的研究课题。本文采用传统工艺制备了名义组成为Zn4Sb3吖InX0～0．08，缸=o．02)的IIl掺杂13-Zn4Sb3基块体材料，发现所有IIl掺杂Zn4Sb3吖lm块体材料的ZT值均显著增大，Zn4Sb2．94Ino．06块体材料的ZT值700K时达到1．13。为了弄清h1杂质对B-zn4sb3热电材料的电热输运的影响及其规律，设计了名义组成为Zn4S

2、b3抽呶(0

3、p．Zn4Sb3块体材料相比，所有Zn4Sb3也热电材料的刀值均显著增大，其中ZruSb2．92Ino．08和ZmSb2引Ino．09块体材料700K时的刀值分别达到1．37和1．29，与纯B-zn4sb3块体材料700K时的z丁值(0．88)相比，分别提高了56％和47％。Zn位hl掺杂Zn4吖In,Sb3热电材料的Seebeck系数增大，晶格热导率减小。与纯p．ZmSb3块体材料相比，所有Zm吖hkSb3热电材料的ZT值均显著增大，其中Zn3185Ino．15Sb3和Zn3．82Ino．18

4、Sb3块体材料700K时的刀值分别达到1．28和1．41，与纯J3-Zn4Sb3块体材料700K时的刀值(O．84)相比，分别提高了52％和68％。空隙位hl掺杂Zn4Sb3Im热电材料的电导率变化不明显，但Seebeck系数增大，晶格热导率降低。与纯B．Zn4Sb3块体材料相比，所有111掺杂p-Zn4Sb3基块体材料的Z丁值均显著增大，其中Zn4Sb3Ino．06块体材料700K时的刀值达到1．02，与纯p．Zn4Sb3块体材料700K时的刀值(0．84)相比，提高了21％。关键词：IB-Z

5、n4Sb3；In掺杂；显微结构；热电性能武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACT13-Zn4Sb3hasbeenconsideredasolleofthemostpromisingp-typethermoelectricmaterialsinthemoderatetemperaturerange．Howtooptimizethethermoelectricpropertiesof[3-Zn4Sb3compoundisallurgentissue．Inthisthesis，aseriesofIn-

6、doped13-ZmSb3-basedmaterialswithnominalcompositionofZn4Sb30取(0^旬．08，Ax=-0．02)werepreparedbytraditionalprocessing．ItisfoundthatZTvaluesoftheseIn-dopedp-ZmSb3一basedbulkmaterialsremarkablyenhancedandthehi【ghestZTvaluereaches1．13forZn4Sb2．94In0．06at700K．

7、Inordertodemonstratetheeffectofhimpurityonthethermoelectricpropertiesofp-Zn4Sb3，threekindsofIn-dopedp-Zn4lb3一basedmaterialswithnominalcompositionofZmSb3瓤(㈣．12，Ax=-0．03)，Zn4_xInxSb3(o-o．24，△x=O．03)，andZmSb3Inx(㈣．08，Ax=-0．02)wereintentionallydesignedin

8、mannersofoccupyingSbsite，Znsite，andintersticesiteswithIn，respectively．Threekindsofsingle-phaseandcrackfreeIll-dopedp-ZIl4Sb3-basedbulkmaterialshadbeensynthesizedbyemployingtheoptimizedvacuummeltingtimeandsparkplasmasinteringconditions．EmphasisWasplac