PDF《-,$%&./ 0$化合物的制备及其热电性能！》

N 卷第(&

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) T%#$S=$N 物理学报*R4* -JU13R* 13Q3R* VPA6'

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$$% RG@26-GXK6 1P86 未见报道! # 常用于 $%&

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掺杂, 取代 $% 形成施主掺 杂, 其原子半径与 (% 和$% 相近!所以在本文的研究 当中, 我们采用 )* 和 # 原子置换 $%&

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中的 $% 原子, 同时采用晶体结构与 $%&

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相似的 (#&

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与之形 成固溶体合金来制备五元的 )* 热电材料, 研究材料中 $% 和(# 相对含量的变化对 载流子和声子传输特性的影响! -!实验起始原料使用)* 粉( //0/1) 、$% 粒(//0///1) 、 (# 粉(//0///1) 、 &

'

粉(//0///1) 和 # 粒(//0///1) , 按化学式 )*203 ($%4

203 &

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+2 ( #

5 -,-03, 6, 603, 7, ) 称量后置于石墨坩埚中, 再放入 石英管内抽至 +

8 +2,

6 $9, 于真空下密封! 密封的石 英玻璃管置于熔融炉内以

7 :;

6 :, 在++>

6 : 下保温

4 ?, 再以

207 :;

-6 :, 烧结时间为+2 物理学报3X 卷 .-&

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化合物的电性能 ! 含量 ! 和温度 对#$%&

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化合物电导率! 的影响如图

0 所示1 从图

0 可以看 出, 在整个测试温度范围内电导率随着 ! 的增加而 增加1材料的电导率由载流子浓度和载流子迁移率 决定, 我们测试了 2%%

3 时样品的载流子浓度 #4 和 迁移率 5, 结果如图

2 所示1 图0! 含量 ! 和温度 对#$%1'

, %1'

-./% 样品 电导率的影响 图2! 含量 ! 对#$%1'

, %1'

-./% 烧结前后样品载流 子迁移率

5 和浓度 #4 的影响 从图

2 可以看出, 载流子浓度随着 ! 的增加 而增加1由于 #$%&

'

化合物可以 看作

6 0 与! -. 的固溶体合金, 而! -. 作为一种简并半导体在其晶体结构中存在大量的 阳离子空位, 由此产生空穴载流子, 其浓度可达/%07 ―/%08 9+

2 [:] , 所以在 #$%&

'

化 合物中, 随着! 含量的增加, 在结构中引入的阳离 子空位增加, 从而使空穴浓度增加1 另一方面, 随着 ! 含量 ! 的增加, 载流子的迁移率

5 并没有发 生很大的变化, 其值保持在 *% ;

90 左右1 对于#$%&

'

化合物, 影响载流子迁移率 的散射机制包括晶格振动散射、 离化杂质散射、 合金 引起的点缺陷散射等1 而在#$%&

'

化合物中, 随着 ! 含量 ! 的增加, 造成载流子迁移 率差别的主要原因可能是合金化产生的点缺陷引起 的散射1通过形成固溶体合金, 在晶体结构中引入适 当的短程无序而不改变晶格的长程有序, 这种合金 化造成的点缺陷不会对波长相对较长的载流子产生 较强的散射, 因而迁移率未发生明显变化, 从而使 #$%&

'

化合物的电导率随着 ! 含量!的增加而增大1 从温度 对电导率!的影响来看, 当! 含量 ! 较小 (! ?

0 和0&

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) 时, 化合物的电导率随着温度的 变化先减小, 随后在 7'

%

3 左右随着温度的升高而 略有增加, 原因在于高温时本征激发的影响1当取代 量!较大时, 化合物的电导率随着温度的增加而减 小, 呈现金属导电特性 (@ !/) [唐新峰、 陈立东、 后藤孝、 袁润章 ;