應用案例 | 方鈷礦熱電性能研究

四方晶型方鈷礦材料(Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)₃因其高的電子遷移率以及塞貝克系數，很有潛力成為具有較高ZT值的高性能熱電材料。這類材料中，未填充的CoSb₃基方鈷礦由于固有的高熱導率會降低ZT值，往往不被看好。然而，這類材料內部往往包含一些空穴，我們可以利用這些空穴，將一些低配位的離子（一般來說是稀土離子）插入。從而在材料內部產生一些晶格聲子散射源來改變材料熱導率，在不降低材料電導率的同時來降低熱導率。這就使得這類材料表現得像PGEC（聲子玻璃，電子晶體）。這種想法的提出是為了提升材料的ZT值，途徑分為兩部分：負責熱導的聲子部分需要表現得跟玻璃類似（高的聲子散射率——降低熱導率），而負責電導的電子部分則需要表現得與晶體類似（很低的散射率——維持高的電導率）。

La_0.9CoFe₃Sb₁₂晶格熱導率以及熱電ZT值

我們研究了550°C以內，引入納米粒子層到La_0.9CoFe₃Sb₁₂對其熱導率的影響。計算熱導率時所用的比熱容是由DSC 404F1 Pegasus測得。用Wiedemann-Franz關系計算了電子熱導率，并用總熱導率與其相減，得到了晶格熱導率。