Mg₂Si_0.8Ge_0.2固溶体的制备及Ag掺杂对其热电性能的影响

【作者】 刘琼珍； 张联盟； 沈强； 姜洪义；

【机构】 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室；

【摘要】 Mg₂Si_1-xGe_x体系固溶体是较有潜力的中温域（400⁸00K）热电材料。本文采用固相反应和二次固溶的方法制备得到了Mg2Si1-x Gex（x=0¹）的连续固溶体.其反应机理为:Mg先在低温下分别与Si,Ge生成Mg₂Si-Mg₂Ge的混晶粉末,再经1073K二次固溶扩散后生成Mg₂Si_1-xGe_x固溶体。Mg₂Si_0.8Ge_0.2具有大的载流子有效质量和小的晶格热导率,而其载流子的迁移率较低,因此选择合适的掺杂元素和掺杂浓度以调整其电子结构显得尤为重要。选择Ag作为掺杂剂,对Ag掺杂的经过SPS烧结的Mg₂Si_0.8Ge_0.2的热电传输性能进行了研究。结果表明,未掺杂的Mg₂Si_0.8Ge_0.2为n型半导体,随着Ag的掺杂浓度的增加,Mg₂Si_0.8Ge_0.2由n型变为p型,其Seebeck系数和电导率随之增大,而热导率略有升高,其热电品质因子（Z值）的峰值温度随Ag的浓度的增加向低温方向移动。由于其电导率在掺杂后虽然有明显提高,但与传统热电半导体相比仍然偏低,因此Mg₂Si_0.8Ge_0.2的Z值较低。更多还原