Bi掺杂调控Ge0.8Mn0.1Pb0.1Te合金热电性能的研究

孙兵; 王麒栋; 张军祥; 孟振振; 陈婷婷

山东科学 ›› 2026, Vol. 39 ›› Issue (2) : 20 -26.

Bi掺杂调控Ge_0.8Mn_0.1Pb_0.1Te合金热电性能的研究

孙兵, 王麒栋, 张军祥, 孟振振, 陈婷婷

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摘要

GeTe合金作为中温区极具潜力的热电材料，因其优异的热电性能而备受关注。本研究采用真空熔炼结合热压烧结工艺，成功制备出Ge_0.8-_xMn_0.1Pb_0.1Bi_xTe系列合金。结果表明，Bi元素的引入显著降低了合金的载流子浓度，进而增加了塞贝克系数。随着Bi掺杂浓度的增加，合金的晶体结构由菱面体相逐渐转变为立方相。同时，Bi的引入加剧了GeTe合金内部的晶格畸变，增强了声子散射，降低了晶格热导率，且由于电阻率的升高，电子热导率显著降低。在773 K时，Ge_0.78Mn_0.1Pb_0.1Bi_0.02Te合金的热导率降低至1.34 W/（m·K）。最终，该合金在中低温下的热电优值得到提高，同时在高温区保持了较高的热电优值，从而获得了高达0.80的平均热电优值。