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Mn掺杂后三元黄铜矿结构半导体CuInTe2的缺陷特征与热电性能

王鸿翔 应鹏展 杨江锋 陈少平 崔教林

Mn掺杂后三元黄铜矿结构半导体CuInTe2的缺陷特征与热电性能

王鸿翔, 应鹏展, 杨江锋, 陈少平, 崔教林
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  • 三元黄铜矿结构(也称类金刚石结构)半导体是一类具有热电转换潜力的新型热电材料. 本次工作中采用电负性更小的Mn元素替换CuInTe2黄铜矿结构半导体中的Cu元素, 设计制备贫Cu化合物Cu1-xInMnxTe2. 研究表明, 当Mn含量较低时, Mn优先占位在In 位置产生受主缺陷MnIn-. 因此随着Mn含量的增大, 载流子浓度和电导率均得到改善. 但当Mn含量进一步增大后, Mn可同时占位在In位置和Cu位置, 除产生受主缺陷MnIn-外, 还能产生施主缺陷MnCu+. 由于两类极性相反的缺陷之间的湮灭现象, 使得缺陷浓度及载流子浓度开始降低, 晶格结构畸变有变小趋势, 因此在高温下晶格热导率仅略有提高. 研究结果表明, 在某一特定的Mn含量(x=0.05)时, 材料具有最优的热电性能(ZT=0.84@810.0 K), 这一性能约是未掺杂CuInTe2的2倍.
      通信作者: 应鹏展, ypz3889@sina.com;cuijiaolin@163.com ; 崔教林, ypz3889@sina.com;cuijiaolin@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51171084)、浙江省自然科学基金(批准号: LY14E010003) 和宁波市自然科学基金(批准号: 2014A610016)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-15
  • 修回日期:  2015-12-23
  • 刊出日期:  2016-03-05

Mn掺杂后三元黄铜矿结构半导体CuInTe2的缺陷特征与热电性能

  • 1. 黑龙江工业学院, 大功率电牵引采煤机重点实验室, 鸡西 158100;
  • 2. 中国矿业大学材料科学与工程学院, 徐州 221116;
  • 3. 太原理工大学材料科学与工程学院, 太原 030024;
  • 4. 宁波工程学院材料学院, 宁波 315016
  • 通信作者: 应鹏展, ypz3889@sina.com;cuijiaolin@163.com ; 崔教林, ypz3889@sina.com;cuijiaolin@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51171084)、浙江省自然科学基金(批准号: LY14E010003) 和宁波市自然科学基金(批准号: 2014A610016)资助的课题.

摘要: 三元黄铜矿结构(也称类金刚石结构)半导体是一类具有热电转换潜力的新型热电材料. 本次工作中采用电负性更小的Mn元素替换CuInTe2黄铜矿结构半导体中的Cu元素, 设计制备贫Cu化合物Cu1-xInMnxTe2. 研究表明, 当Mn含量较低时, Mn优先占位在In 位置产生受主缺陷MnIn-. 因此随着Mn含量的增大, 载流子浓度和电导率均得到改善. 但当Mn含量进一步增大后, Mn可同时占位在In位置和Cu位置, 除产生受主缺陷MnIn-外, 还能产生施主缺陷MnCu+. 由于两类极性相反的缺陷之间的湮灭现象, 使得缺陷浓度及载流子浓度开始降低, 晶格结构畸变有变小趋势, 因此在高温下晶格热导率仅略有提高. 研究结果表明, 在某一特定的Mn含量(x=0.05)时, 材料具有最优的热电性能(ZT=0.84@810.0 K), 这一性能约是未掺杂CuInTe2的2倍.

English Abstract

参考文献 (44)

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