纳米Fe磁性功能基元诱导BiSbTe基热电磁厚膜制冷性能提升

【作者】 柯少秋； 刘承姗； 聂晓蕾； 孙丛立； 赵文俞； 张清杰；

【机构】 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室；

【摘要】 具有优异电输运性能的热电厚膜是发展基于Peltier效应的高效面内散热技术的关键材料,但过低的电输运性能是制约该技术发展的瓶颈。热电磁耦合新效应增强电热转换性能是我们团队近年发展的一种新方法,其核心思想是通过协同调控电子-声子输运,大幅度提高块体热电材料的综合热电性能。最近,我们进一步研究了这种新方法用于提升热电厚膜室温附近制冷性能的可能性,设计并成功制备了一系列以纳米Fe粒子作为磁性功能基元产生载流子磁性散射的高性能x Fe/Bi_0.5Sb_1.5Te₃/环氧树脂热电磁厚膜（x=0-0.4%,?x=0.1%）。多种结构综合表征与电输运性能、磁性能和磁阻效应测量表明,纳米Fe粒子引起的载流子迁移率大幅度增加可显著提高热电磁厚膜的电导率,x=0.2%的热电磁厚膜300 K时其电导率和功率因子分别达到4.24×10⁴ S·m^-1和1.80×10^-3 W·K^-2·m^-1,与无磁性功能基元的Bi_0.5Sb_1.5Te₃/环氧树脂热电厚膜（基体）相比,分别提高了77%和93%。同时,该热电磁厚膜的单臂器件冷端制冷温差在室温附近提高了1倍。结果表明,纳米Fe磁性功能基元可以同时显著提高p型Bi₂Te₃基/环氧树脂厚膜室温附近电热转换性能和制冷性能。更多还原