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【引言】
【成果介紹】
本征結(jié)構(gòu)無序會(huì)顯著影響半導(dǎo)體的熱輸運(yùn)和電子輸運(yùn)。盡管通常認(rèn)為是有序化合物,但半Heusler-ZrNiSn表現(xiàn)出無序合金的許多輸運(yùn)特性。與(Zr,Hf)NiSn基固溶體類似,未被取代的ZrNiSn化合物也表現(xiàn)出以合金散射為主的電荷輸運(yùn)。這種意外的電荷輸運(yùn),即使在通常被認(rèn)為是*有序的ZrNiSn中,也可以用半Heusler系統(tǒng)中Ni部分填充間隙位來解釋。通過改變Sb摻雜量,定量分析了載流子濃度nH為5.0×1019~2.3×1021cm-3的ZrNiSn1-xSbx中晶體結(jié)構(gòu)的無序和缺陷對(duì)電子輸運(yùn)過程的影響。采用LinseisLSR-3系統(tǒng)測(cè)量了其Seebeck系數(shù)。優(yōu)化的載流子濃度nH<3-4×1020cm-2導(dǎo)致在875K處ZT<0.8。這項(xiàng)工作表明,MNiSn(M=Hf,Zr,Ti)和其他大部分半Heusler熱電材料應(yīng)被認(rèn)為是高度無序的,尤其是在試圖理解電子和聲子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)特性時(shí)。
【圖文導(dǎo)讀】
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【結(jié)論】
與重取代(Zr,Hf)NiSn基固溶體合金相似,未取代ZrNiSn化合物也表現(xiàn)出合金散射主導(dǎo)的電荷輸運(yùn),μH~T-0.5依賴性表明。這種意外的輸運(yùn)現(xiàn)象可以用Ni部分填充間隙位來解釋。分析表明,即使ZrNiSn-half-Heusler合金中存在少量的原子無序,也足以導(dǎo)致合金散射主導(dǎo)的電子輸運(yùn),這意味著本征點(diǎn)缺陷無序?qū)E材料中電荷輸運(yùn)的影響具有重要意義。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明,優(yōu)化的ZT值接近nH≈3-4×1020cm-3。在875K時(shí),ZrNiSn0.99Sb0.01的ZT<0.8。這項(xiàng)工作表明,MNiSn和其他大多數(shù)半費(fèi)斯勒熱電材料在試圖理解電子和聲子結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)被認(rèn)為是無序的。
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