Cu2SnSe3基化合物作为一种绿色环保的新型热电材料,近年受到了研究者的广泛关注.然而,本征Cu2SnSe3基化合物载流子浓度低、电性能较差.为优化Cu2SnSe3化合物的电热输运性能,本研究采用熔融、退火结合放电等离子烧结技术制备了一系列Cu2SnSe3–xTex(x=0～0.2)和Cu2Sn1–yInySe2.9Te0.1(y=0.005～0.03)样品,研究了Te固溶和In掺杂对材料电热输运性能的影响.Te在Cu2SnSe3–xTex(x=0～0.2)化合物中的固溶度为0.10,Te固溶显著增加了材料的载流子有效质量,从本征Cu2SnSe3样品的0.2me增加到Cu2SnSe2.9Te0.1样品的0.45me,显著提高了材料的功率因子,Cu2SnSe2.99Te0.01样品在300 K下获得最大功率因子为1.37μW·cm–1·K–2.为了进一步提高材料的电传输性能,本研究以Cu2SnSe2.9Te0.1为基体并选取In在Sn位掺杂.In掺杂将Cu2SnSe3基化合物的载流子浓度从5.96×1018 cm–3(Cu2SnSe2.9Te0.1)显著提高到2.06×1020 cm–3(Cu2Sn0.975In0.025Se2.9Te0.1).调控载流子浓度促进了材料多价带参与电传输,材料的电导率和载流子有效质量显著增加,功率因子得到大幅度提升,在473 K下Cu2Sn0.995In0.005Se2.9Te0.1化合物获得最大功率因子为5.69μW·cm–1·K–2.由于电输运行性能显著提升和晶格热导率降低,Cu2Sn0.985In0.025Se2.9Te0.1样品在773 K下获得最大ZT为0.4,较本征Cu2SnSe3样品提高了4倍.

Cu2SnSe3基化合物;Te掺杂;In掺杂;热电性能

任培安;汪聪;訾鹏;陶奇睿;苏贤礼;唐新峰

武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070

无机材料学报

[1]任培安;汪聪;訾鹏;陶奇睿;苏贤礼;唐新峰-.Te与In共掺杂对Cu2SnSe3热电性能的影响)[J].无机材料学报,2022(10):1079-1086

Cu2SnSe3,xTex,Cu2Sn1,yInySe2,9Te0,2me,Cu2SnSe2,45me,99Te0,Cu2Sn0,975In0,025Se2,995In0,005Se2,985In0

共掺杂,热电性能,热电材料,载流子浓度,电热输运,输运性能,熔融,退火,放电等离子烧结技术,固溶度,有效质量,功率因子,最大功率,高材,电传,传输性能,多价,价带,电导率,运行性能,和晶格,晶格热导率,ZT

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