P型Si80Ge20B0.6-SiC纳米复合材料的微观结构与热电性能研究

无机材料学报, 2016, 31(9): 997-1003. doi: 10.15541/jim20160060

P型Si80Ge20B0.6-SiC纳米复合材料的微观结构与热电性能研究

杨小燕 ^1, , 吴洁华 ^2, , 任都迪 ^3, , 张天松 ^4, , 陈立东 ^5,

1.中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海200050;中国科学院大学,北京100049

2.中国科学院上海硅酸盐研究所,能量转换材料重点实验室,上海200050

3.中国科学院上海硅酸盐研究所,能量转换材料重点实验室,上海200050

4.中国科学院上海硅酸盐研究所,能量转换材料重点实验室,上海200050

5.中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海200050

基金项目: National Natural Science Foundation of China (51372261,51402337)

关键词：硅锗合金 , SiC纳米颗粒 , 热电材料 , 纳米复合 , 纳米结构

Microstructure and Thermoelectric Properties of p-type Si80Ge20B0.6-SiC Nanocomposite

Keywords： SiGe alloys , SiC nanoparticle dispersion , thermoelectric material , nanocomposite , nanostructuring

采用感应熔炼、球磨与放电等离子烧结的方法制备了SiC第二相均匀分布的Si80Ge20B0.6-SiC纳米复合热电材料.系统研究了细化Si80Ge20B0.6晶粒尺寸与复合SiC纳米颗粒对材料热电性能的影响.球磨导致的Si80Ge20B0.6晶粒尺寸的降低显著增加了材料的晶界数量,进而增强了晶界对中长波声子的散射,能够有效降低材料的晶格热导.Si80Ge20B0.6基体中均匀分布的纳米SiC颗粒提供了额外的散射中心和界面,可进一步增强声子散射,降低材料的晶格热导.在纳米结构化与SiC纳米复合的共同作用下,材料在1000 K时热电优值ZT达到了0.62,较基体提高了17％.证明纳米结构化与纳米复合方法能够共同作用于硅锗合金,提高其热电性能.

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