湿化学法硫掺杂提高湿化学法制备硒化银的热电性能

摘要

硒化银（Ag₂Se）是一种典型的适用于室温附近的热电材料,尽管掺杂异质原子是优化热电性能的有效方法,但低能耗湿化学法制备的硒化银基热电材料往往难以实现精准掺杂。为了实现精准控制掺杂含量以制备高性能的硒化银基热电材料,采用单质硒（Se）和硝酸银（AgNO₃）为原料,以乙二胺为溶剂,采用湿化学法制备硒化银基体粉末,再通过熔融法将单质硫（S）掺入硒化银,最后通过放电等离子烧结（SPS）制备成高性能块体材料。对不同硫（S）含量掺杂的硒化银基材料采用X射线衍射法（XRD）进行物相分析,使用能谱仪（EDS）进行微区元素分析,并利用热电性能测试系统对其在300～400 K温度范围内的热电性能进行测试。实验结果表明,掺杂样品在低温相下实现了泽贝克系数（α）的显著提升和热导率（κ）的显著下降,掺杂含量为3%摩尔百分比的样品在393 K的泽贝克系数约为-152μV·K^-1,热导率约为0.91 W·m^-1·K^-1。最终,掺杂浓度为3%摩尔百分比的样品在393 K下取得0.81的最高z T值。因此,单质硫掺杂是一种调控硒化银基材料热电性能的有效方法。

关键词

硒化银 / 湿化学法 / 硫掺杂 / 热电性能