Co1-xNixSb3-ySey热电输运中晶界和点缺陷的耦合散射效应

结合机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了Ni和Se共掺的细晶方钴矿化合物Co_1-xNi_xSb_3-ySe_y,研究了晶界和点缺陷的耦合散射效应对CoSb₃热电输运特性的影响.通过Ni掺杂优化载流子浓度提高功率因子.在x=0.1时,功率因子达到最大值1750μWm^-1K^-2(450℃),是没有掺Ni试样的两倍.晶界和点缺陷的耦合散射机理使晶格热导率急剧下降,其中Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的室温晶格热导率降低至1.67Wm^-1K^-1,接近目前单填充效应所能达到的最低值1.6Wm^-1K^-1,其热电优值ZT在450℃时达到最大值0.53.将Callaway-Von Baeyer点缺陷散射模型嵌入到Nan-Birringer有效介质理论模型,对晶界散射和点缺陷散射的耦合效应对热导率的影响进行了定量分析,模型计算与实验结果符合.理论模型计算表明,当晶粒尺寸下降到50nm同时掺杂引入点缺陷散射后,Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的晶格热导率下降到0.8Wm^-1K^-1. 关键词： 3')" href="#">CoSb₃ Ni和Se掺杂 热电性能 耦合散射效应     

机械合金化合成CoSb3过程中的固相反应机理的热力学解释

用Co和Sb作为初始原料，通过机械合金化(mechanical alloying, MA)的方法合成了CoSb₃,并系统研究了MA转速和MA时间对MA过程中固相反应的影响.XRD结果表明，相同MA转速下，CoSb₃的量随MA时间的延长而增多，但是MA时间过长会导致大量CoSb₂的生成，甚至诱发CoSb₃分解为CoSb₂和非晶态Sb.而提高MA转速，只能缩短固相反应的发生时间，而不会改变整个固相反应 关键词： 机械合金化 热电材料 3')" href="#">CoSb₃ 非平衡热力学     

机械合金化合成CoSb3过程中的固相反应机理的热力学解释

用Co和Sb作为初始原料,通过机械合金化(mechanical alloying,MA)的方法合成了CoSb3,并系统研究了MA转速和MA时间对MA过程中固相反应的影响.XRD结果表明,相同MA转速下,CoSb3的量随MA时间的延长而增多,但是MA时间过长会导致大量CoSb2的生成,甚至诱发CoSb3分解为CoSb2和非晶态Sb.而提高MA转速,只能缩短固相反应的发生时间,而不会改变整个固相反应趋势.对于特定的状态所对应的MA转速和MA时间满足ω3.8t=C(常数)关系,这种MA转速和MA时间的等效性,说明MA过程中能量的积累.并从非平衡热力学的角度,解释了MA过程的固相反应机理.     

晶粒尺寸对钙钛矿型压电陶瓷压电性能的影响

压电陶瓷能够通过正/逆压电效应实现电能与机械能之间的相互转化,在电子信息、通信、传感等领域中具有广阔的应用前景.压电陶瓷的压电性能对晶粒尺寸极为敏感,其晶粒尺寸效应的研究受到了广泛关注.本文对目前应用较多的几类钙钛矿型压电陶瓷,包括钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸钾钠、钛酸铋钠陶瓷的压电性能晶粒尺寸效应的研究与进展进行了综述;总结了这些体系中晶粒尺寸的调控方法,晶粒尺寸效应的表现规律,同时回顾了相关物理模型与理论机制.本文为系统理解压电性能的晶粒尺寸效应提供了指导,并对压电陶瓷晶粒尺寸效应的未来研究方向做出了展望.     

机械合金化过程对硫化铋块体热电性能的影响机理

以机械合金化法(MA)结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了Bi₂S₃多晶块体热电材料. 研究了MA过程中干磨转速、湿磨时间和湿磨介质对Bi₂S₃多晶热电材料电传输性能的影响. 分析了样品的物相, 观察了显微组织, 测试了电传输性能和热传输性能. 研究表明, 以无水乙醇为湿磨介质时, 随着湿磨时间的延长, 出现了微量Bi₂O₃第二相, 样品的晶粒尺寸减小, 电阻率大幅增加, 功率因子下降. 以丙酮为湿磨介质时, 虽然不存在微氧化反应, 但是由于样品中存在大量孔洞, 导致功率因子降低. 425 r/min 干磨15 h后未湿磨的样品在573 K取得最大的ZT值0.25, 是目前文献报道的最高值.     

Co1-xNixSb3-ySey热电输运中晶界和点缺陷的耦合散射效应

结合机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了Ni和Se共掺的细晶方钴矿化合物Co1-x NixSb3-ySey,研究了晶界和点缺陷的耦合散射效应对CoSb3热电输运特性的影响.通过Ni掺杂优化载流子浓度提高功率因子.在x=0.1时,功率因子达到最大值1750μWm-1K-2(450℃),是没有掺Ni试样的两倍.晶界和点缺陷的耦合散射机理使晶格热导率急剧下降,其中Co0.9Ni0.1Sb2.85Se0.15的室温晶格热导率降低至1.67Wm-1K-1,接近目前单填充效应所能达到的最低值1.6Wm-1K-1,其热电优值ZT在450℃时达到最大值0.53.将Callaway-Von Baeyer点缺陷散射模型嵌入到Nan-Birringer有效介质理论模型,对晶界散射和点缺陷散射的耦合效应对热导率的影响进行了定量分析,模型计算与实验结果符合.理论模型计算表明,当晶粒尺寸下降到50nm同时掺杂引入点缺陷散射后,Co0.9Ni0.1Sb2.85Se0.15的晶格热导率下降到0.8Wm-1K-1.     

应变增强Nb掺杂SrTiO3薄膜热电性能

高性能热电材料的发展有望帮助解决未来能源危机,且随着可穿戴器件的发展与应用,热电材料和器件除了要具备更高的热-电转化性能以外,还必须具有良好的柔性.将热电材料制成薄膜既可以为微型器件供电,也有潜力应用于柔性器件.本文使用脉冲激光沉积方法,在商用SrTiO₃ (STO)和La_0.3Sr_0.7Al_0.65Ta_0.35O₃ (LSAT)衬底上制备得到了不同厚度的高质量铌掺杂钛酸锶薄膜(Nb:STO),并对薄膜的表面形貌、结构以及热电性能进行表征与测试.结果显示,使用LSAT作为衬底可以对薄膜施加面内压应变,随着薄膜厚度的增大,应变逐渐释放并接近于块体Nb:STO.随着厚度的增大,薄膜的热电性能逐渐提升,在STO衬底上生长的208 nm厚样品的室温功率因子相比于52 nm样品提升了187%.此外, 144 nm厚度的Nb:STO/LSAT薄膜室温塞贝克系数达到了265.95 μV/K,这是由于衬底应变导致薄膜样品的能带变化.本工作表明通过应变工程调控铌掺杂钛酸锶薄...