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关于改善Te基热电材料与复合电极界面性能的研究

郭敬云 陈少平

关于改善Te基热电材料与复合电极界面性能的研究

郭敬云, 陈少平, 等
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-24

关于改善Te基热电材料与复合电极界面性能的研究

  • 太原理工大学
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金(51775366)

摘要: Te基热电材料以其优异的热电性能得到科研工作者的广泛关注,但该领域关于器件制备和连接界面方面的研究尚属空白。本研究基于成分梯度、载流子浓度梯度构成的多元梯度势场对界面粒子传输过程的协同调控机制,在热电材料Te和电极Fe之间引入FeTe作为阻隔层,设计制备了Te/FeTe/Fe梯度连接结构,并对界面新相、接触电阻和机械性能进行了研究。研究结果表明,化合物β(FeTe)中间合金层与热电材料和电极材料的界面组织结构致密,有效阻隔了界面元素间严重的交互扩散。该β-Te间形成了约40 μm的反应层,β与Fe和Te间的接触电阻分别为4.1 μΩ?cm2和7.54 μΩ?cm2,剪切强度分别为16.11 MPa和15.63 MPa。时效温度对梯度连接结构的服役寿命和性能影响显著,Te/FeTe/Fe的界面组织在553 K温度下时效15天,界面性能保持稳定;当时效温度升至573 K时,由于高温下材料的不稳定性,导致性能随着退火时间的延长急剧下降,并在10天之后完全破坏。这表明其最佳工作温度不得高于553 K。该梯度连接结构成功实现了抑制界面元素过度扩散、降低界面残余应力以及提升界面工作稳定性和服役寿命等目的,其设计思路和研究结果对半导体领域器件的制备具有重要借鉴意义。

English Abstract

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