MA-SPS制备CoSb_,3_和RE_,x_Co_,4_Sb_,12_的热电性能及其(16)

第１章绪论

浓度决定，即可以通过适当掺杂，使载流子浓度达到最佳值，才能得到较高的热电优值。一般热电材料的最佳载流子浓度为１０２５～１０２６ｉｎ一３的数量级，因此多数热电材料需要制备成重掺杂半导体。有关理论分析表明，在温度一定时，半导体材料的热电优值可咀通过改变以下几个参数来实现：化学势、载流子的迁移率和有效质量以及散射因子。通过改变载流予浓度，可以调节材料的化学势，从而可以使材料的ｚ值达到最佳值。

仅从热电品质因子Ｚ的公式来看，提高材料的电导率将会使ｚ值的分子项ａ２盯增大，从而可以提高材料的热电品质因子。采用提高掺杂量的办法可以提高半导体材料的载流子浓度和载流子的迁移率，从而可以提高电导率。不过理论和实验证明，对于许多热电材料，虽然可以通过这一途径来提高热电品质因子，但是当材料的载流子浓度提高到一定值时，其Ｓｅｅｂｅｃｋ系数却随着电导率的进一步提高而大幅度下降ｆ２９】。可见对于一种热电材料。其热电品质因子的分子项盯２０－的可调范围受到限制，因此降低材料的热导率成为制各高性能热电材料的关键。

（２）降低材料的热导率

热电材料的热电性能一部分可通过载流子浓度来控制，更有效的是降低材料的热导率。一般而言，材料热导率Ａ．－由声子热导率一和电子热导率乜两部分组成【３０ｌ，即：

声子热导率Ｊｆ．是声子振动产生的热量传递部分，也叫晶格热导率。热电材料要求有较高的电导率，因此调节电子热导率受到很大程度的限制。不过，在热电半导体材料中，电予导热只占导热的次要部分，声子稳导率却占总热导率的主要部分，后者正比于声子的平均自由程，几乎不受载流子浓度的影响１２９】，因此要降低热导率关键是降低声子热导率。

材料的声子热导率取决于材料内部的声子散射，而影响声子散射的因素又较多，因此调节声子热导率的途径也较多［３１１，主要有以下几种：

第一，可以选择具有高对称性大晶胞复杂晶体结构的材料。这种材料对声予的散射能力强。为了使其晶体结构更复杂，可以通过掺杂制备成固溶体，在有合适戟流予浓度的同时，增加缺陷对声子的散射，进一步降低热导率，提高热电优