<bold>BiSe</bold>单晶及其<bold>Sb</bold>掺杂单晶的制备和热电输运性质
Abstract
在具有低晶格热导的单晶材料中探索高热电性能成为热电材料一个重要的新研究方向. BiSe作为(Bi<sub>2</sub>Se<sub>3</sub>)<sub><italic>m</italic></sub>(Bi<sub>2</sub>)<sub><italic>n</italic></sub>系列超晶格化合物中的一员, 其晶体结构中Bi<sub>2</sub>双层的存在使其具有极低的本征热导率, 同时得益于其化学组分无毒、环境友好的特点, 成为一种新出现的很有潜力的热电材料. BiSe特殊的层状结构使其热电输运特性具有显著的各向异性. 本文采用布里奇曼法制备了大尺寸BiSe单晶, 对样品各向异性的热电输运性能进行了对比研究, 结果显示样品在面内方向具有更高的电导率和热导率, 而较低的塞贝克系数使得该方向最终的<italic>ZT</italic>值低于层间方向, 两方向<italic>ZT</italic>最大值分别为0.11 <sc>(573 K)</sc>和0.16 <sc>(623 K).</sc> 与BiSe多晶样品相比, 单晶样品表现出较低的电输运性能, 可归因于两者散射系数的差异. 通过Sb掺杂对BiSe单晶样品的载流子浓度进行调控, 有效提升了样品的塞贝克系数, 优化电输运性能. 同时Sb掺杂能够引起晶格畸变, 降低样品的晶格热导率. 最终样品的热电优值提升了约1倍, 在层间方向Bi<sub>0.8</sub>Sb<sub>0.2</sub>Se样品中<italic>ZT</italic>值达到<sc>0.34 (573 K),</sc> 面内方向则提升至0.20 <sc>(573 K).</sc>
