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硅酸盐学报2025年第04期:Dy和Nb双掺杂优化CaTiO_3材料热电性能

来源:期刊VIP网 时间:


作者:蒋全伟;田震;李建波;史晓伟;康慧君;王同敏;

单位:大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室;

摘要:CaTiO_3热电材料因具有环境友好、良好的热稳定性和成本低等优点而受到广泛关注和研究。本征CaTiO_3具有大的能带带隙,表现出不良的载流子输运性能。通过采用固相烧结结合热压烧结工艺制备了n型Dy和Nb双掺杂CaTiO_3基热电材料Ca_(1–x)Dy_xTi_(0.95)Nb_(0.05)O_3 (x=0~0.15),并对样品的组成、微观形貌、热电性能进行了表征与分析。Dy和Nb掺杂不仅可以显著增加载流子浓度,提高电输运性能,同时由于引入大的质量场和应力场波动,显著散射高频声子,体系的晶格热导率大幅度降低。由于电性能和热性能的协同优化,在1073 K时,Ca_(0.85)Dy_(0.15)Ti_(0.95)Nb_(0.05)O_3获得最大zT值约0.29,表明CaTiO_3氧化物热电材料具有很大的应用潜力。

关键词:钛酸钙热电材料;电导率;晶格热导率;热电优值

基金资助:国家自然科学基金(52271025,51927801)