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Y掺杂的Mg_2Si热电性能的实验与理论研究

樊文浩

  采用电场激活压力辅助法制备了Mg_2Si和Y掺杂Mg_2Si半导体材料(掺杂量分别为1000、2000、3000ppm),并对其在285-580K温度范围内的电导率、Seebeck系数和热导率进行了表征。采用第一性原理对Y掺杂的Mg_2Si经行了理论研究。实验结果表明在285-580K温度范围内掺杂量为2000ppm试样的Seebeck系数的绝对值随温度的升高而升高,在整个测温范围内都比纯Mg_2Si的Seebeck系数的绝对值要大。在438K时,其电导率是未掺杂试样电导率的1.67倍。Y元素的引入使是试样的热导率明显下降。在大多数测温区间,掺杂试样的功率因子都高于未掺杂的,尤其在408K掺杂2000ppm的试样的功率因子是未掺杂试样的2.03倍。理论计算结果表明,Y易于取代Mg_2Si中的Mg原子,且Y取代Mg原子后使Mg_2Si费米能级附近的电子结构变更为复杂,对其热电性能影响显著。……