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Ga掺杂对Cu3SbSe4热电性能的影响

陈萝娜 刘叶烽 张继业 杨炯 邢娟娟 骆军 张文清

Ga掺杂对Cu3SbSe4热电性能的影响

陈萝娜, 刘叶烽, 张继业, 杨炯, 邢娟娟, 骆军, 张文清
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  • 采用熔融-淬火方法制备了Cu2.95GaxSb1-xSe4(x=0,0.01,0.02和0.04)样品,系统地研究了Ga在Sb位掺杂对Cu3SbSe4热电性能的影响.研究结果表明,少量的Ga掺杂(x=0.01)可以有效提高空穴浓度,抑制本征激发,改善样品的电输运性能.掺Ga样品在625 K时功率因子达到最大值10 μW/cm·K2,比未掺Ga的Cu2.95SbSe4样品提高了约一倍.但是随着Ga掺杂浓度的进一步提高,缺陷对载流子的散射增强,同时载流子有效质量增大,导致载流子迁移率急剧下降.因此Ga含量增加反而使样品的电性能恶化.在热输运方面,Ga掺杂可以有效降低双极扩散对热导率的贡献,同时掺杂引入的点缺陷对高频声子有较强的散射作用,因此高温区的热导率明显降低.最终该体系在664 K时获得最大ZT值0.53,比未掺Ga的样品提高了近50%.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-20
  • 修回日期:  2017-06-09
  • 刊出日期:  2017-08-20

Ga掺杂对Cu3SbSe4热电性能的影响

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51371194,51172276,51632005)资助的课题.

摘要: 采用熔融-淬火方法制备了Cu2.95GaxSb1-xSe4(x=0,0.01,0.02和0.04)样品,系统地研究了Ga在Sb位掺杂对Cu3SbSe4热电性能的影响.研究结果表明,少量的Ga掺杂(x=0.01)可以有效提高空穴浓度,抑制本征激发,改善样品的电输运性能.掺Ga样品在625 K时功率因子达到最大值10 μW/cm·K2,比未掺Ga的Cu2.95SbSe4样品提高了约一倍.但是随着Ga掺杂浓度的进一步提高,缺陷对载流子的散射增强,同时载流子有效质量增大,导致载流子迁移率急剧下降.因此Ga含量增加反而使样品的电性能恶化.在热输运方面,Ga掺杂可以有效降低双极扩散对热导率的贡献,同时掺杂引入的点缺陷对高频声子有较强的散射作用,因此高温区的热导率明显降低.最终该体系在664 K时获得最大ZT值0.53,比未掺Ga的样品提高了近50%.

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