铋掺杂硅化镁材料的制备及热电性能

采用放电等离子体烧结方法制备不同含量铋(Bi)(0、0.7%、1.0%、1.5%、2.0%，摩尔分数，下同)掺杂硅化镁(Mg2Si)热电材料，对材料进行物相、结构及热电性能分析。结果表明Bi在Mg2Si中最佳掺量为1.5%，继续增加会有Mg2Bi3杂相生成；随着Bi掺量的增加，材料电导率σ不断增加，当Bi掺量为1.5%时，在520K，σ出现最大值，继续增加Bi掺量，由于Mg2Si中Bi已饱和，载流子浓度不再随掺量的增加而变化，且生成的Mg2Bi3杂相会对载流子产生一定散射，σ反而下降；Bi掺杂会显著降低材料Seebeck系数α，但不同含量Bi掺杂对α影响不显著；Bi掺杂使材料热导率κ较未掺杂有微弱上升趋势，随Bi含量增加材料热导率不断降低。Mg2Si热电材料在823K、Bi掺量为1.5%时获得最大热电优值ZT，为0.67。