填充量对多孔Yb_xCo₄Sb₁₂方钴矿组织结构与热电性能的影响

摘要

采用快速热压烧结和退火处理工艺制备了多孔Yb_xCo₄Sb₁₂方钴矿材料，通过X-射线衍射仪和扫描电子显微镜对合金的组织结构进行表征，利用LSR-3塞贝克系数/电阻率测试仪测试合金的电性能，借助LFA457激光法导热分析仪测试合金的导热系数，并使用MCS-EMP霍尔效应测试系统测量合金室温下的载流子浓度和迁移率。利用相变过程中的体积变化，在未额外添加造孔剂的条件下，成功在填充方钴矿中原位构建了多孔结构。结果表明，退火处理有效消除了熔炼过程中残留的YbSb₂相，成功形成大量直径约10μm的孔洞，有效增强对声子的散射作用；随着Yb填充量的增加，退火后合金中孔洞结构的数量逐渐增多；当Yb填充量为0.300时达到填充上限，载流子浓度趋于饱和，电导率不再进一步增大。最终，在合金成分为Yb_0.3Co₄Sb₁₂的多孔方钴矿中获得了提升的功率因子，其数值为51.46μW·cm^-1·K^-2（测试温度为773 K）;同时，该成分的多孔方钴矿表现出最优的热电性能，最大热电优值为1.44（测试温度为873 K）,平均热电优值为0.987（测试温度为300～873 K）。

关键词

填充方钴矿 / 孔洞结构 / Yb填充量 / 热电性能