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ZrNiSn半Heusler热电材料中本征无序相关合金散射
2020/11/25 13:00
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方案摘要：
产品配置单：
德国林赛斯 塞贝克系数/电阻测试仪 LSR-3
型号： LSR-3
产地： 德国
品牌： 德国林赛斯
¥80万 - 100万
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林赛斯 霍尔效应测量系统 L79/HCS
型号： L79/HCS
产地： 德国
品牌： 林赛斯
¥20万 - 30万
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方案详情：
【引言】
【成果介绍】
本征结构无序会显著影响半导体的热输运和电子输运。尽管通常认为是有序化合物，但半Heusler-ZrNiSn表现出无序合金的许多输运特性。与（Zr，Hf）NiSn基固溶体类似，未被取代的ZrNiSn化合物也表现出以合金散射为主的电荷输运。这种意外的电荷输运，即使在通常被认为是完全有序的ZrNiSn中，也可以用半Heusler系统中Ni部分填充间隙位来解释。通过改变Sb掺杂量，定量分析了载流子浓度nH为5.0×1019～2.3×1021cm-3的ZrNiSn1-xSbx中晶体结构的无序和缺陷对电子输运过程的影响。采用LinseisLSR-3系统测量了其Seebeck系数。优化的载流子浓度nH<3-4×1020cm-2导致在875K处ZT<0.8。这项工作表明，MNiSn（M=Hf，Zr，Ti）和其他大部分半Heusler热电材料应被认为是高度无序的，尤其是在试图理解电子和声子结构和输运特性时。
【图文导读】
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【结论】
与重取代（Zr，Hf）NiSn基固溶体合金相似，未取代ZrNiSn化合物也表现出合金散射主导的电荷输运，μH~T-0.5依赖性表明。这种意外的输运现象可以用Ni部分填充间隙位来解释。分析表明，即使ZrNiSn-half-Heusler合金中存在少量的原子无序，也足以导致合金散射主导的电子输运，这意味着本征点缺陷无序对TE材料中电荷输运的影响具有重要意义。实验和理论计算表明，优化的ZT值接近nH≈3-4×1020cm-3。在875K时，ZrNiSn0.99Sb0.01的ZT<0.8最高。这项工作表明，MNiSn和其他大多数半费斯勒热电材料在试图理解电子和声子结构时，应被认为是无序的。
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