采用固相反應(yīng)法在制備溫度923 K,保溫時間約30 min的條件下,快速合成了銅摻雜方鈷礦Cu_xCo₄Sb₁₂（x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9）,對樣品進(jìn)行了物相結(jié)構(gòu)（XRD）、微觀結(jié)構(gòu)和不同溫度條件下的熱電性質(zhì)測試分析。結(jié)果表明,所制備的樣品Cu_xCo₄Sb₁₂在0≤x≤0.7的范圍內(nèi)均為單相的方鈷礦結(jié)構(gòu),樣品含有許多微氣孔,晶粒細(xì)小,平均直徑在微納米級。當(dāng)測試溫度為696 K時,樣品Cu_0.1Co₄Sb₁₂獲得最低電阻率為48.71μΩ·m。在測試溫度為462 K時,樣品Cu_0.3Co₄Sb₁₂獲得最大Seebeck系數(shù)為233.14μV/K。樣品Cu_0.1Co₄Sb₁₂在測試溫度為578 K時,獲得最大的ZT值為0.24。

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圖1 樣品CuxCo4Sb12的XRD譜

圖2(a)為樣品Cu0.3Co4Sb12經(jīng)過細(xì)砂紙打磨拋光后的背散射照片,圖2(b)為根據(jù)XRD譜和謝樂公式計算得到的晶格常數(shù)與摻雜量之間的關(guān)系,由于摻雜量x=0.9時樣品出現(xiàn)了銅的雜質(zhì)峰,因此晶格常數(shù)僅計算到x=0.7。從圖2(a)可以看出,樣品顯微襯度比較均勻,由于樣品具有復(fù)....

圖2 樣品Cu0.3Co4Sb12的背散射照片和銅摻雜方鈷礦的晶格常數(shù)

圖1樣品CuxCo4Sb12的XRD譜圖3是樣品CuxCo4Sb12的斷面微觀形貌。從圖3可以看出樣品在固相反應(yīng)制備過程中產(chǎn)生了許多微氣孔和復(fù)雜的晶界,微氣孔的平均直徑約10μm。樣品復(fù)雜的微氣孔結(jié)構(gòu),可以阻滯傳熱效應(yīng),從而降低材料的總體熱導(dǎo)率。樣品CuxCo4Sb12的晶粒....

圖3 固相反應(yīng)法制備CuxCo4Sb12的SEM照片

式中,ρ為電阻率,n為載流子濃度,e為電子電量,μ為載流子遷移率。銅元素?fù)诫s方鈷礦顯著增大了載流子的濃度,從而導(dǎo)致電阻率顯著降低。測試溫度的升高,導(dǎo)致樣品內(nèi)部載流子受激發(fā)增大了載流子遷移率,從而使樣品的電阻率隨測試溫度的升高而減小。當(dāng)測試溫度為696K時,樣品Cu0.1Co4S....

圖4 樣品CuxCo4Sb12的電阻率與溫度關(guān)系

圖3固相反應(yīng)法制備CuxCo4Sb12的SEM照片圖5樣品CuxCo4Sb12的Seebeck系數(shù)與溫度關(guān)系

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