n型Pb1+xSeTex固溶体的自蔓延高温合成及热电性能调控

• 作者: 张文钰 周志方 郑云鹏 杨岳洋 南策文 林元华
• 来源期刊: 铜业工程
• 学科: 工学
• 关键词: 自蔓延高温合成 PbSe Pb1+xSeTex固溶体 载流子浓度 晶格热导率
• 年，卷（期）: 2024,（3）
• 页码范围: 42-48
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.03.003

摘要

热电材料能实现热能与电能之间的直接转化,因而受到广泛关注.铅基硫属化合物是一类具有较高热电转化效率的材料,其中,PbSe和PbTe是这类材料的代表.与Te相比,Se元素的地壳丰度高、成本低,所以PbSe更具研究价值和应用潜力.但PbSe的晶格热导相对较高,载流子浓度较低,抑制了热电性能的提升.而固溶能有效降低晶格热导率,提升热电性能,且PbTe和PbSe具有相似的能带结构,能简化输运研究,因此将PbTe与PbSe固溶,有望获得较高的热电性能.另外,在目前的研究中,PbSe的合成通常采用机械合金化、熔融退火等方式,耗费大量的时间和能量,生产成本高,不利于实际使用.本文使用自蔓延高温合成与放电等离子体烧结相结合的方式,快速制备了n型Pb1+xSeTex固溶体.同时,由于载流子浓度的优化及合金散射的作用,电学性能和热学性能得到了提升,晶格热导率在773 K时降低到0.67 W/(m·K),相较于纯PbSe降低了35%,无量纲优值ZT值在773 K时达到了1.1,相较于纯PbSe提升了83%.以上研究为自蔓延制备工艺在热电领域的广泛应用提供了参考.