Nâng cao hệ số công suất nhiệt điện của vật liệu bán dẫn loại p Mg3Sb2 thông qua đồng pha tạp hai nguyên tố Si và Fe

Tóm tắt

Hợp chất Zinlt Mg₃Sb₂ được biết đến là bán dẫn loại p vùng cấm hẹp và được coi là vật liệu nhiệt điện mang những tính chất đầy hứa hẹn vì các nguyên tố không độc hại, thân thiện với môi trường và giá thành thấp. Trong nghiên cứu này, các hợp chất Mg₃Sb₂ pha tạp Si và đồng pha tạp Fe và Si được chế tạo thành công bằng phương pháp phản ứng pha rắn (kết hợp của nghiền bi năng lượng cao, ép nóng và nung thêu kết). Ảnh hưởng của việc pha tạp Si và đồng pha tạp Fe, Si vào Mg₃Sb₂ được khảo sát trong khoảng nhiệt độ từ 300 đến 673K. Các pha tạp chất xuất hiện trong các mẫu pha tạp được quan sát và phân tích thông qua phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) và ảnh FE-SEM. Kết quả phân tích tính chất nhiệt điện cho thấy độ dẫn điện trong mẫu pha tạp Si được cải thiện gấp 02 lần trong khi mẫu đồng pha tạp Fe, Si, hệ số Seebeck được tăng cường đáng kể so với mẫu Mg₃Sb₂ không pha tạp. Giá trị hệ số công suất cao nhất cho mẫu Mg₃Sb_1.4Fe_0.5Si_0.1 đạt 1.8 Wcm^-1K^-2 ở 673K, gấp 2.2 lần so với mẫu không pha tạp.