范人杰 江先燕 陶奇睿 梅期才 唐颖菲陈志权 苏贤礼† 唐新峰‡

1) (武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070)

2) (武汉大学物理科学与技术学院, 武汉 430072)

3) (武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院, 武汉 430070)

InTe化合物中In+的孤对电子引发的晶格非谐性振动使得其具有本征极低的热导率, 因此被认为是一种具有潜力的中温热电材料.然而, 较低的电输运性能使得InTe的热电性能不高.在本工作中, 采用熔融、退火结合放电等离子活化烧结工艺制备了一系列In1+xTe (x = 0, 0.001, 0.003, 0.005, 0.01)单相多晶样品, 研究了In含量调控对材料电热输运性能的影响规律.随着温度升高, 载流子散射机制由晶界散射占主导向声学支声子散射转变, 导致材料发生从半导体到金属的转变.正电子湮没谱和电传输性能测试结果表明, In空位是载流子产生的主要机制, 过量In的加入有效抑制了In空位的产生, 降低了材料的载流子浓度, 提升了材料的Seebeck系数, 使In过量样品在测试温区范围内的功率因子有了大幅度提升, 其中, In1.005Te样品在585 K下取得最大功率因子0.60 mW·m–1·K–2, 比本征InTe样品提高了约40%.此外In过量样品保持了InTe的本征低热导率, In1.01Te样品在773 K下的总热导率为0.46 W·m–1·K–1.由于功率因子的提升和低的热导率, In过量样品在整个温度区间范围内的无量纲热电优值ZT得到了大幅度的提高, 其中, In1.003Te样品在750 K下获得最大ZT值为0.71, In1.005Te样品在300-750 K的ZTave为0.39, 较本征InTe样品提升了23%.

1 引 言

随着社会经济的迅速发展, 能源的消耗量日益增加.但是传统化石能源在地……